JP2010258031A - Power generation system - Google Patents

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Kotaro Kataoka
耕太郎 片岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system converting optical energy to electrical energy at a high efficiency and a low cost. <P>SOLUTION: The power generation system is equipped with: a solar cell; an aqueduct; and a thermoelectric conversion element. The aqueduct has: a connection end part which is connected to a water pipe for distribution of pressurized water; a first contact part which contacts with the solar cell at the lower stream side than the connection end part; and a second contact part which contacts with the thermoelectric conversion element on the downstream side than the first contact part. The thermoelectric conversion element absorbs heat from the water that flows in the second contact part, through the second contact part, and radiates it to the outside for power generation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池および熱電変換素子を備えた発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system including a solar cell and a thermoelectric conversion element.

太陽光発電は、エネルギー源が無尽蔵であること、および発電時に有害物質や温暖効果ガスを排出しないことから、低環境負荷の発電技術として注目を浴びている。
また、太陽電池を用いた発電システムは、建造物の屋根または屋上の余剰スペースを利用した発電が可能であり、一般家屋にも普及が進んでいる。
Photovoltaic power generation is attracting attention as a low-environmental power generation technology because it has an inexhaustible energy source and does not emit harmful substances or greenhouse gases during power generation.
In addition, power generation systems using solar cells are capable of generating power using a surplus space on the roof of a building or a roof, and are spreading to general houses.

太陽電池としては、製造コストが安価であることから、主にシリコンからなる半導体膜を有する太陽電池が広く用いられている。
太陽電池に光が入射すると、半導体膜の荷電子帯から伝導帯へ電子が励起し、電子−正孔対が生成されることにより起電力が発生し、光のエネルギーが電気エネルギーへと変換される。この変換効率はより高いことが望まれるが、従来の太陽電池には次のような課題があり、光エネルギーの一部しか変換できていない。
As a solar cell, a solar cell having a semiconductor film mainly made of silicon is widely used because of its low manufacturing cost.
When light enters the solar cell, electrons are excited from the valence band of the semiconductor film to the conduction band, and an electromotive force is generated by generating electron-hole pairs, and the light energy is converted into electrical energy. The Although it is desired that this conversion efficiency be higher, the conventional solar cell has the following problems, and only a part of the light energy can be converted.

光エネルギーの変換によって出力される電圧は主に半導体膜のバンドギャップ値に依存するため、紫外光のようにエネルギーの高い光が入射されても、バンドギャップ値に依存する出力電圧しか得られず、残りの光エネルギーはほとんど熱に変わってしまい、電気エネルギーとして有効利用できない。
また、この熱により半導体膜の温度が上がると、バンドギャップが影響を受けて、変換効率が低下してしまう問題もある。
一方、バンドギャップのエネルギーに満たない長波長の赤外光は、半導体膜によって吸収されて電気エネルギーに変換されないため、有効利用できていない。それに加え、赤外光は、太陽電池の温度を上昇させる原因となり、太陽電池の変換効率を低下させてしまう。
Since the voltage output by the conversion of light energy mainly depends on the band gap value of the semiconductor film, only output voltage that depends on the band gap value can be obtained even when high energy light such as ultraviolet light is incident. The remaining light energy is almost converted to heat and cannot be effectively used as electrical energy.
Further, when the temperature of the semiconductor film rises due to this heat, there is a problem that the conversion efficiency is lowered due to the influence of the band gap.
On the other hand, long-wavelength infrared light that is less than the energy of the bandgap cannot be effectively used because it is absorbed by the semiconductor film and is not converted into electrical energy. In addition, the infrared light causes the temperature of the solar cell to increase, thereby reducing the conversion efficiency of the solar cell.

このように、太陽電池に入射する光のエネルギーは、一部が電気エネルギーに変換されるに過ぎず、大部分が熱に変換されてしまっている。
これに対し、太陽電池の受光面とは反対側の非受光面(裏面)に熱電変換素子を接触して設け、太陽電池によって光を電気エネルギーに変換すると共に、太陽電池で生じた熱エネルギーを熱電変換素子によって電気エネルギーへ変換することにより、エネルギー回収効率を向上させる技術(以下、第1技術という)が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
As described above, the energy of light incident on the solar cell is only partly converted into electric energy, and most of it is converted into heat.
On the other hand, a thermoelectric conversion element is provided in contact with the non-light-receiving surface (back surface) opposite to the light-receiving surface of the solar cell, and the solar cell converts light into electrical energy, and the thermal energy generated in the solar cell A technique (hereinafter, referred to as a first technique) that improves energy recovery efficiency by converting into electric energy by a thermoelectric conversion element is disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、太陽電池の受光面とは反対側の非受光面と、流動冷却媒体を流通させる冷却部との間に、熱電変換素子を挟み込むように設けることにより、太陽電池と冷却部との温度差によって熱電変換素子にて発電し、熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する技術(以下、第2技術という)も知られている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、ポンプによって循環流路内の液状熱媒体を循環させる熱輸送手段を用いて、太陽電池の熱を蓄熱部に輸送するとともに、この蓄熱部に熱電変換素子を接触させて設けることにより、熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する技術(以下、第3技術という)も知られている(例えば、特許文献3参照)。
In addition, a temperature difference between the solar cell and the cooling unit is provided by sandwiching the thermoelectric conversion element between the non-light-receiving surface opposite to the light receiving surface of the solar cell and the cooling unit through which the flowing cooling medium flows. There is also known a technique (hereinafter referred to as a second technique) that generates electric power with a thermoelectric conversion element and collects thermal energy as electric energy (see, for example, Patent Document 2).
Furthermore, by using a heat transport means that circulates the liquid heat medium in the circulation flow path by a pump, the heat of the solar cell is transported to the heat storage section, and a thermoelectric conversion element is provided in contact with the heat storage section, thereby providing heat. A technique for recovering energy as electric energy (hereinafter referred to as third technique) is also known (see, for example, Patent Document 3).

特開平7―142750号公報JP-A-7-142750 特開2003−113771号公報JP 2003-113771 A 特開2003−70273号公報JP 2003-70273 A

しかし、これらの従来技術には、以下の課題があった。
第1技術の場合、熱電変換素子の一方の面を他方の面よりも高温にすることで、高温側から低温側へ移動する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するが、高い発電効率が得られる熱電変換素子は、熱伝導性が低い傾向にある。このため、太陽電池の裏面に熱電変換素子を設置すると、太陽電池に発生した熱が電池内部にこもり、太陽電池の温度が上昇しやすくなる。この結果、太陽電池の発電効率が低下してしまい、コストをかけて熱電変換素子を設置したメリットが小さくなってしまう。
However, these conventional techniques have the following problems.
In the case of the first technology, by making one surface of the thermoelectric conversion element at a higher temperature than the other surface, the thermal energy that moves from the high temperature side to the low temperature side is converted into electrical energy, Conversion elements tend to have low thermal conductivity. For this reason, when the thermoelectric conversion element is installed on the back surface of the solar cell, the heat generated in the solar cell is trapped inside the battery, and the temperature of the solar cell is likely to rise. As a result, the power generation efficiency of the solar cell is lowered, and the merit of installing the thermoelectric conversion element at a high cost is reduced.

また、第2技術の場合、太陽電池の裏面に熱電変換素子を介して冷却部が設けられているが、熱電変換素子の熱伝導性が低いと太陽電池の温度を十分に下げられず、太陽電池の発電効率が低下する問題がある。また、太陽電池の裏面全面に熱電変換素子を配置すると製造コストの増大を招き、裏面の一部のみに配置すると熱エネルギーを有効活用することができない。   In the case of the second technique, a cooling unit is provided on the back surface of the solar cell via a thermoelectric conversion element. However, if the thermal conductivity of the thermoelectric conversion element is low, the temperature of the solar cell cannot be lowered sufficiently, There is a problem that the power generation efficiency of the battery decreases. Moreover, if the thermoelectric conversion element is disposed on the entire back surface of the solar cell, the manufacturing cost is increased, and if it is disposed only on a part of the back surface, the thermal energy cannot be effectively used.

また、第3技術の場合、循環流路内の液状熱媒体を循環させるためにポンプが必要であると共に、ポンプを駆動するための電気エネルギーが必要であり、その電気エネルギーを太陽電池による発電で賄っているため、使用可能な電気エネルギー量が目減りしてしまう。   In the case of the third technique, a pump is required to circulate the liquid heat medium in the circulation flow path, and electric energy for driving the pump is required. The electric energy is generated by solar cell power generation. The amount of electrical energy that can be used is diminished.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光エネルギーから電気エネルギーへの変換を高効率かつ低コストにて行うことができる発電システムを提供することを主たる目的とする。   This invention is made | formed in view of such a problem, and makes it a main objective to provide the electric power generation system which can perform conversion from light energy to electrical energy at high efficiency and low cost.

かくして、本発明によれば、太陽電池と、導水管と、熱電変換素子とを備え、導水管は、加圧水を流通させる送水管と接続される接続端部と、接続端部よりも下流側で太陽電池に接触する第1接触部と、第1接触部よりも下流側で熱電変換素子と接触する第2接触部とを有し、熱電変換素子は、第2接触部内を流れる水から熱を第2接触部を介して吸収して外部に放熱することにより発電するよう構成された発電システムが提供される。   Thus, according to the present invention, the solar cell, the water conduit, and the thermoelectric conversion element are provided, and the water conduit is connected to the water supply pipe through which the pressurized water is circulated, and downstream of the connection end. The first contact portion that contacts the solar cell and the second contact portion that contacts the thermoelectric conversion element on the downstream side of the first contact portion, the thermoelectric conversion element receives heat from the water flowing in the second contact portion. A power generation system configured to generate power by absorbing through the second contact portion and radiating heat to the outside is provided.

本発明の発電システムによれば、導水管内に水を流すことにより、水によって第1接触部を介して太陽電池を冷却することができるため、太陽電池内で発生する熱による過度の温度上昇を抑えることができ、温度上昇による光電変換効率の低下を抑制することができる。
また、太陽電池の熱を吸収した水は、導水管を通って熱電変換素子へ伝達され、熱電変換素子によって熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。
したがって、太陽電池が太陽光を受光し、それによって発電時に生じる熱および赤外光から受ける熱によって太陽電池が温度上昇しても、温度上昇による光電変換効率の低下を抑制することができ、その上、太陽電池の熱をも熱電変換素子による発電に利用することができるため、太陽エネルギーを利用した高効率な発電が可能となる。
According to the power generation system of the present invention, since the solar cell can be cooled by water through the first contact portion by flowing water into the water conduit, an excessive temperature increase due to heat generated in the solar cell can be prevented. It can suppress, and the fall of the photoelectric conversion efficiency by a temperature rise can be suppressed.
Moreover, the water which absorbed the heat | fever of the solar cell is transmitted to a thermoelectric conversion element through a water conduit, and heat energy is converted into electrical energy by the thermoelectric conversion element.
Therefore, even if the solar cell receives sunlight and thereby the temperature of the solar cell rises due to heat generated during power generation and heat received from infrared light, it is possible to suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency due to the temperature rise. Moreover, since the heat of the solar cell can also be used for power generation by the thermoelectric conversion element, highly efficient power generation using solar energy is possible.

さらに、この発電システムによれば、次のことから製造コストおよび発電コストを低く抑えることができる。
第一に、太陽電池の冷却と、太陽電池から熱電変換素子への熱の輸送を、特殊な冷媒を用いることなく、既設のポンプ装置によって送水管に送り込まれる安価な加圧水(例えば、水道水、飲料水または工業用水として汲み上げられる地下、池、沼、湖、海等の水)を利用することができる。特に、水道水であれば、人の生活領域には多くの水道管が地下に敷設されているため、この発電システムの利用可能な場所が広範囲となる。
第二に、太陽電池が建造物の屋根または屋上に設置される場合、この発電システムでは、既設のポンプ装置によって送水管に送り込まれる加圧水を利用することにより、高い位置に設置された太陽電池まで水を供給することができるため、水を送り出すための新たなポンプ装置が不要である。また、水道水を利用する場合、水道管内の水圧のみでは水道水を供給困難な高い建造物には、高層階まで水道水を供給するためのポンプ装置が既設されているため、そのポンプ装置をこの発電システムのために利用すればよい。また、例えば、この発電システムを備えた発電高層ビルを新たに建設する場合でも、人の生活には水道水が必要不可欠であり、高層階に水道水を供給するために必然的にポンプ装置が備えられるため、発電システム専用のポンプ装置は必要とはならない。
Furthermore, according to this power generation system, the manufacturing cost and the power generation cost can be kept low from the following.
First, the cooling of the solar cell and the transfer of heat from the solar cell to the thermoelectric conversion element are performed using inexpensive pressurized water (for example, tap water, which is sent to the water pipe by an existing pump device without using a special refrigerant. Water such as underground, pond, swamp, lake, sea, etc. that is pumped up as drinking water or industrial water can be used. In particular, in the case of tap water, since many water pipes are laid underground in the human life area, the places where this power generation system can be used are wide.
Secondly, when solar cells are installed on the roof or rooftop of a building, this power generation system uses the pressurized water sent to the water pipe by the existing pump device, up to the solar cells installed at a high position. Since water can be supplied, a new pump device for sending out water is unnecessary. In addition, when using tap water, a pump device for supplying tap water to the higher floors is already installed in high buildings where it is difficult to supply tap water only by the water pressure in the water pipe. What is necessary is just to utilize for this electric power generation system. In addition, for example, even when a power generation high-rise building equipped with this power generation system is newly constructed, tap water is indispensable for human life, and a pump device is inevitably required to supply tap water to the higher floors. Because it is provided, a pump device dedicated to the power generation system is not required.

第三に、太陽電池と熱電変換素子を離れた位置に設けることができるため、発電システムの設計の自由度が高く、例えば、太陽電池を大規模面積で設置しても、熱電変換素子は小規模なものとすることができる。
第四に、水道管の多くは地下に埋設されており、気温が高くても地中の温度上昇は比較的小さいため、水道管内の水道水も比較的低温に保たれている。つまり、水道水は、人為的にエネルギーを使って冷却しなくても低温に保たれているため、水道水を利用することによって安価で効率的な太陽電池の冷却が可能となり、発電コストを低減することができる。
Thirdly, since the solar cell and the thermoelectric conversion element can be provided at positions separated from each other, the degree of freedom in designing the power generation system is high. Can be of scale.
Fourth, many water pipes are buried underground, and even if the temperature is high, the temperature rise in the ground is relatively small, so the tap water in the water pipes is also kept at a relatively low temperature. In other words, since tap water is kept at a low temperature without being artificially cooled using energy, it is possible to cool solar cells cheaply and efficiently by using tap water, thereby reducing power generation costs. can do.

図1は本発明に係る発電システムの実施形態1を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 1 of a power generation system according to the present invention. 図2は実施形態1における熱電変換モジュールに備えられた熱電変換素子の基本構造を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a basic structure of a thermoelectric conversion element provided in the thermoelectric conversion module according to the first embodiment. 図3は実施形態1における熱電変換モジュールを示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the thermoelectric conversion module according to the first embodiment. 図4は本発明の発電システムの実施形態1における第1接触部の具体的な構成例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a specific configuration example of the first contact portion in the first embodiment of the power generation system of the present invention. 図5は本発明の発電システムの実施形態2における導水管の第1接触部を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a first contact portion of a water conduit in Embodiment 2 of the power generation system of the present invention. 図6は本発明の発電システムの実施形態3における導水管の第1接触部を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the first contact portion of the water conduit in Embodiment 3 of the power generation system of the present invention. 図7は本発明の発電システムの実施形態3における導水管の第1接触部を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a first contact portion of a water conduit in Embodiment 3 of the power generation system of the present invention. 図8は図7の第1接触部の線Xの位置での垂直方向断面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the first contact portion of FIG. 図9は本発明の発電システムを備えた発電建造物を示す概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a power generation building provided with the power generation system of the present invention. 図10は本発明の発電システムを備えた別の発電建造物を示す概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing another power generation building provided with the power generation system of the present invention.

本発明の発電システムは、太陽電池と、導水管と、熱電変換素子とを備え、導水管は、加圧水を流通させる送水管と接続される接続端部と、接続端部よりも下流側で太陽電池に接触する第1接触部と、第1接触部よりも下流側で熱電変換素子と接触する第2接触部とを有し、熱電変換素子は、第2接触部内を流れる水から熱を第2接触部を介して吸収して外部に放熱することにより発電するよう構成されたことを特徴とする。
ここで、「太陽電池」とは、太陽電池セルを1個以上有するものを意味し、太陽電池セルを複数個有してなる太陽電池モジュールも含まれる。
また、「加圧水」とは、浄水場からポンプ装置にて加圧されて水道管に導入される水(飲料水、工業用水等の水道水)、および、地下(地下の貯水槽を含む)、池、沼、湖、海等からポンプ装置にて汲み上げられて所定の送水管に導入される水を意味する。
The power generation system of the present invention includes a solar cell, a water conduit, and a thermoelectric conversion element. The water conduit is connected to a water supply pipe through which pressurized water is circulated, and is connected to a solar cell downstream of the connection end. The thermoelectric conversion element has a first contact part that contacts the battery and a second contact part that contacts the thermoelectric conversion element downstream of the first contact part, and the thermoelectric conversion element generates heat from water flowing in the second contact part. It is configured to generate electricity by absorbing through the two contact portions and radiating heat to the outside.
Here, the “solar battery” means one having at least one solar battery cell, and includes a solar battery module having a plurality of solar battery cells.
“Pressurized water” refers to water (tap water such as drinking water and industrial water) that is pressurized from a water purification plant with a pump device and introduced into a water pipe, and underground (including underground water tanks), It means water that is pumped from a pond, swamp, lake, sea, etc. by a pump device and introduced into a predetermined water pipe.

この発電システムは、太陽電池が受ける光エネルギー(主に太陽光エネルギー)を電気エネルギーとして高効率に回収するよう構成されたものであり、太陽電池による光発電と、太陽電池の熱を水道水にて回収し熱電変換素子へ伝達して発電させる熱発電の両方で電気エネルギーを回収する。
この発電システムは、次の(1)〜(9)のように構成されてもよく、それらを組み合わせてもよい。
This power generation system is configured to recover light energy (mainly solar energy) received by solar cells as electrical energy with high efficiency. Photovoltaic power generation by solar cells and the heat of solar cells are used as tap water. Electric energy is recovered by both thermoelectric power generation that is collected and transmitted to the thermoelectric conversion element to generate power.
This power generation system may be configured as the following (1) to (9) or may be combined.

(1)送水管が水道管である。つまり、水道管から供給される水道水を本発電システムに利用する。
このようにすれば、水道管は人の生活領域に広く設けられているため、発電システムを設置して使用可能な適用場所が広範囲となる。また、前記のように水道管の多くは地下に埋設されているため、水道管内の水道水は比較的低温に保たれており、人為的にエネルギーを使って冷却しなくても低温に保たれた水道水によって、安価で効率的な太陽電池の冷却が可能となり、発電コストを低減することができる。
(1) The water pipe is a water pipe. That is, tap water supplied from the water pipe is used for the power generation system.
In this way, since the water pipe is widely provided in the human life area, the application place where the power generation system can be installed and used becomes wide. In addition, since many of the water pipes are buried underground as described above, the tap water in the water pipes is kept at a relatively low temperature and can be kept at a low temperature without being artificially cooled with energy. By using the tap water, it is possible to cool the solar cell inexpensively and efficiently, and to reduce the power generation cost.

(2)導水管の第2接触部を通過した水を貯留する貯水槽をさらに備えている。
このようにすれば、熱輸送に用いた水を一旦貯水槽に貯め、貯水槽内の水を本来の用途に使用することができる。
例えば、水道管を通って家屋に供給される水道水を本発電システムに利用すれば、家屋内で断続的に使用される水道水の利用に対して、熱輸送のための水流量を平滑化することができる。つまり、発電に適した流量で水を導水管内に流しつつ、熱輸送に使用した後の水道水を貯水槽から生活用水として無駄なく使用することができる。
また、別の場合、ポンプ装置にて汲み上げられた地下水も、本発電システムの太陽電池の冷却および熱電変換素子への熱輸送に効率的に利用された後、貯水槽にて貯水され、貯水槽から本来の用途(飲料水あるいは工業用水)で使用することができる。
(2) The water storage tank which stores the water which passed the 2nd contact part of a water guide pipe is further provided.
If it does in this way, the water used for heat transport can be once stored in a water storage tank, and the water in a water storage tank can be used for the original use.
For example, if tap water supplied to a house through a water pipe is used for this power generation system, the water flow for heat transport is smoothed against the use of tap water used intermittently in the house. can do. That is, tap water after being used for heat transport can be used as domestic water from a storage tank without waste while flowing water into the water conduit at a flow rate suitable for power generation.
In other cases, the groundwater pumped up by the pump device is also efficiently used for cooling the solar cells of this power generation system and transporting heat to the thermoelectric conversion elements, and then stored in the water storage tank. Can be used for original purposes (drinking water or industrial water).

(3)前記(2)の場合、第1接触部内を流れる水の流量を調整するよう導水管に配置された電動バルブと、貯水槽の貯水量を検出する水量センサと、水量センサからの電気信号に基いて電動バルブの開閉動作を制御するバルブ制御部とをさらに備え、バルブ制御部は、貯水量が所定量より少ないと流量を増加させ、貯水量が所定量以上となると流量を低下させるよう電動バルブを制御する。
このようにすれば、貯水槽内の水の使用量が増加して貯水量の減少速度が速くなった場合でも、貯水槽を空にすることなく常に一定量以上の水を貯水することができるため、断水状態に陥ることがなく、水の本来の使用に不具合を生じさせることがない。
(3) In the case of (2), an electric valve disposed in the water conduit to adjust the flow rate of the water flowing in the first contact portion, a water amount sensor for detecting the amount of water stored in the water storage tank, and electricity from the water amount sensor A valve control unit that controls the opening / closing operation of the electric valve based on the signal, and the valve control unit increases the flow rate when the water storage amount is less than a predetermined amount, and decreases the flow rate when the water storage amount exceeds the predetermined amount. Control the motorized valve.
In this way, even when the amount of water used in the reservoir increases and the rate of decrease of the reservoir increases, it is possible to always store a certain amount of water without emptying the reservoir. Therefore, it does not fall into a water shut-off state and does not cause a problem in the original use of water.

(4)第1接触部が、太陽電池の受光面とは反対側の裏面に接触している。
このようにすれば、太陽電池の効率的な冷却が可能となる。特に、太陽電池が積層構造による多接合型の場合、裏面に近い位置に、よりバンドギャップが狭く、より温度上昇による発電効率低下の影響を受けやすい層があるため、裏面から冷却するこの構成は発電効率低下の抑制に効果的である。
この場合、第1接触部は導水管の一部を構成する管であり、その材質としては、太陽電池から熱が伝わり易く、高強度であり耐候性に優れた材質が好ましく、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属が好ましい。
第1接触部の形状は特に限定されないが、効率よく太陽電池を冷却するために、太陽電池裏面との接触面積が大きい形状が好ましい。このような形状としては、例えば、複数の流路を並列させたストライプ形、1本以上の流路による蛇行形、太陽電池裏面の略全面と接触する面積を有する扁平プレート形等が挙げられる。
(4) The 1st contact part is contacting the back surface on the opposite side to the light-receiving surface of a solar cell.
In this way, the solar cell can be efficiently cooled. In particular, when the solar cell is a multi-junction type with a laminated structure, the band gap is narrower at a position near the back surface, and there is a layer that is more susceptible to power generation efficiency decrease due to temperature rise, so this configuration that cools from the back surface is It is effective in suppressing the decrease in power generation efficiency.
In this case, the first contact portion is a tube constituting a part of the water conduit, and the material thereof is preferably a material that is easy to transmit heat from the solar cell, has high strength, and is excellent in weather resistance. For example, stainless steel Metal such as aluminum alloy is preferable.
Although the shape of a 1st contact part is not specifically limited, In order to cool a solar cell efficiently, the shape with a large contact area with a solar cell back surface is preferable. Examples of such a shape include a stripe shape in which a plurality of flow paths are arranged in parallel, a meandering shape with one or more flow paths, and a flat plate shape having an area in contact with substantially the entire back surface of the solar cell.

ストライプ形および蛇行形の第1接触部の場合、太陽電池裏面の全領域に亘って流路が等間隔で配置されること、および太陽電池裏面と密着して接触面積が大きくなるように流路形成用のパイプの接触面を平坦にすることが好ましい。またこの場合、パイプを所定形状に保持するフレーム部が第1接触部の構成部材として備えられても良い。
扁平形の第1接触部の場合、広い内部空間が押し潰されないよう、内部の適当な箇所にリブを設けてもよい。この場合、リブによって内部空間にストライプ形または蛇行形の流路を形成してもよい。
なお、これらの形状の第1接触部は、水が供給される供給口と、内部を流通した水を第2接触部側へ送り出す排出口とを有する。
In the case of the stripe-shaped and serpentine-shaped first contact portions, the flow paths are arranged at equal intervals over the entire area of the back surface of the solar cell, and the flow paths are in close contact with the back surface of the solar cell to increase the contact area. It is preferable to flatten the contact surface of the forming pipe. In this case, a frame portion that holds the pipe in a predetermined shape may be provided as a constituent member of the first contact portion.
In the case of the flat first contact portion, a rib may be provided at an appropriate location inside so that a large internal space is not crushed. In this case, a stripe-shaped or serpentine-shaped channel may be formed in the internal space by the rib.
In addition, the 1st contact part of these shapes has the supply port to which water is supplied, and the discharge port which sends out the water which distribute | circulated the inside to the 2nd contact part side.

第1接触部は、太陽電池の裏面に直接的または間接的に接触するが、前記ストライプ形あるいは蛇行形の場合は、より接触面積を増やすために、熱伝達板(例えば、熱伝導率および耐候性のよいステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属板)を介して間接的に第1接触部を太陽電池裏面に接触させることが好ましい。
第1接触部を太陽電池の裏面に接触させた状態で取り付ける方法としては、例えば、太陽電池の外周縁に取り付けられたフレームと同じ形状および大きさのフレーム部(前記フレーム部と同じものが好ましい)を第1接触部の構成部材として設け、第1接触部のフレーム部と太陽電池のフレームとをボルト・ナット結合して一体化する方法が挙げられる。あるいは、太陽電池のフレームを省略し、第1接触部のフレーム部が太陽電池の外周縁を直接的に保持するように構成してもよい。
さらに、第1接触部のフレーム部は、太陽電池を設置場所に設置する際の支持部材に固定できるよう構成されるか、あるいはフレーム部自体に支持部材が一体化されていることが好ましい。
The first contact portion directly or indirectly contacts the back surface of the solar cell. However, in the case of the stripe shape or the meandering shape, the heat transfer plate (for example, thermal conductivity and weather resistance) is used to increase the contact area. It is preferable that the first contact portion is brought into contact with the back surface of the solar cell indirectly through a metal plate such as stainless steel or aluminum alloy having good properties.
As a method of attaching the first contact portion in contact with the back surface of the solar cell, for example, a frame portion having the same shape and size as the frame attached to the outer peripheral edge of the solar cell (the same as the frame portion is preferable) ) As a constituent member of the first contact portion, and the frame portion of the first contact portion and the frame of the solar cell are integrated by bolts and nuts. Alternatively, the frame of the solar cell may be omitted, and the frame portion of the first contact portion may be configured to directly hold the outer peripheral edge of the solar cell.
Furthermore, it is preferable that the frame portion of the first contact portion is configured to be fixed to a support member when the solar cell is installed at the installation location, or the support member is integrated with the frame portion itself.

(5)第1接触部が、透光性材料によって形成されて太陽電池の受光面に接触している。
このようにすれば、第1接触部内において、下部の水は太陽電池からの熱を吸収して上昇し、それに伴い温度の低い上部の水は下降するため水の対流が生じ、太陽電池から熱を第1接触部内の水全体に効率よく伝える。したがって、熱電変換素子への熱輸送もスムーズに行われて、太陽電池に対する高い冷却効果を得ることができる。
透光性材料としては、強度、耐候性、透明性および液体、蒸気、気体に対する非透過性等に優れた透光性材料が好ましく、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)等の透明樹脂、これらの透明樹脂フィルムが表面に積層された複合ガラス等が挙げられる。さらには、太陽電池による光発電で主に用いられる波長の光に対し透過率が高い、アクリル樹脂や石英ガラスが特に好ましい。
(5) The 1st contact part is formed with a translucent material, and is contacting the light-receiving surface of a solar cell.
If it does in this way, in the 1st contact part, the lower water will absorb the heat from a solar cell, will go up, and the upper water with a low temperature will go down in connection with it, so that the convection of water will arise and heat will go from a solar cell. Is efficiently transmitted to the entire water in the first contact portion. Therefore, heat transport to the thermoelectric conversion element is also performed smoothly, and a high cooling effect on the solar cell can be obtained.
As the translucent material, a translucent material excellent in strength, weather resistance, transparency and non-transparency to liquid, vapor, gas, etc. is preferable. For example, polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene ( PP) and other transparent resins, and composite glass in which these transparent resin films are laminated on the surface. Furthermore, acrylic resin and quartz glass, which have a high transmittance with respect to light having a wavelength mainly used in photovoltaic power generation by a solar cell, are particularly preferable.

この場合も、第1接触部の形状は特に限定されないが、効率よく太陽電池を冷却するために、太陽電池裏面との接触面積が大きい形状が好ましい。さらには、第1接触部が透光性材料から形成されていても、光の角度によって部分的に影が生じる場合があるため、影が太陽電池の受光面に映り難い形状が望ましい。このような形状としては、太陽電池の受光面の全面を覆う面積を有する扁平形が挙げられ、扁平形の第1接触部を太陽電池の受光面に直接接触させることが望ましい。
扁平形の第1接触部の場合、広い内部空間が押し潰されないよう、内部の適当な箇所に同じ透光性材料からなるリブを設けてもよい。この場合、リブの影ができるだけ生じないように、リブの形状、大きさ、数、配置箇所等を考慮することが望ましい。
扁平形の第1接触部を太陽電池の受光面に接触させた状態で取り付ける方法としては、前記と同様に、太陽電池の外周縁に取り付けられたフレームと同じ形状および大きさのフレーム部を第1接触部の構成部材として設け、第1接触部のフレーム部と太陽電池のフレームとをボルト・ナット結合して一体化する方法が挙げられる。
Also in this case, the shape of the first contact portion is not particularly limited, but a shape having a large contact area with the back surface of the solar cell is preferable in order to efficiently cool the solar cell. Furthermore, even if the first contact portion is formed of a light-transmitting material, a shadow may be partially generated depending on the angle of light. Therefore, a shape in which the shadow is difficult to be reflected on the light receiving surface of the solar cell is desirable. Examples of such a shape include a flat shape having an area covering the entire light receiving surface of the solar cell, and it is desirable that the flat first contact portion is in direct contact with the light receiving surface of the solar cell.
In the case of the flat first contact portion, a rib made of the same translucent material may be provided at an appropriate location inside so that a large internal space is not crushed. In this case, it is desirable to consider the rib shape, size, number, arrangement location, etc. so that the shadow of the rib is not generated as much as possible.
As a method of attaching the flat first contact portion in contact with the light receiving surface of the solar cell, a frame portion having the same shape and size as the frame attached to the outer peripheral edge of the solar cell is the same as described above. There is a method in which the first contact portion frame unit and the solar cell frame are integrated by bolts and nuts.

(6)熱電変換素子の放熱面に接触する放熱器をさらに備え、放熱器は、大気中、地面および地中のうちの少なくとも1つに放熱するための放熱板部を有している。
このようにすれば、熱電変換素子の放熱性が向上するため、熱電変換素子による熱発電効率を高めることができる。
特に、日陰において、地中は、夏の日中でも比較的温度が上がり難く、熱容量が極めて大きいことから、放熱器から地中へと放熱することにより、良好な熱発電効率を得ることができる。
放熱板部の形状は、特に限定されないが、放熱効率が高められるよう表面積が大きい形状が好ましい。
(6) The heat radiator which further contacts the heat radiating surface of the thermoelectric conversion element is further provided, and the heat radiator has a heat radiating plate portion for radiating heat to at least one of the atmosphere, the ground, and the ground.
If it does in this way, since the heat dissipation of a thermoelectric conversion element improves, thermoelectric power generation efficiency by a thermoelectric conversion element can be raised.
Particularly in the shade, since the temperature of the underground is relatively difficult to rise even during the summer, and the heat capacity is extremely large, good heat generation efficiency can be obtained by radiating heat from the radiator to the ground.
The shape of the heat radiating plate portion is not particularly limited, but a shape having a large surface area is preferable so that the heat radiation efficiency is enhanced.

(7)第2接触部が、熱電変換素子の吸熱面と密着する平坦面を有する。
このようにすれば、導水管の第2接触部と熱電変換素子の吸熱面との接触面積が増加するため、太陽電池にて温められた水の熱を効率よく熱電変換素子の吸熱面に伝達することができる。
(7) The second contact portion has a flat surface that is in close contact with the endothermic surface of the thermoelectric conversion element.
In this way, the contact area between the second contact portion of the water conduit and the heat absorption surface of the thermoelectric conversion element increases, so the heat of water heated by the solar cell is efficiently transferred to the heat absorption surface of the thermoelectric conversion element. can do.

(8)前記(7)の場合、熱電変換素子が2個以上備えられ、第2接触部は、一対の平坦面を対向して有する扁平形に形成されており、一対の平坦面に一対の熱電変換素子の吸熱面が対向状に密着している。
このようにすれば、扁平形の第2接触部を一対の熱電変換素子にて挟み込んだ状態となるため、太陽電池にて温められた水からの熱回収率が高まり、熱電変換素子によるトータル発電量を増加させることができる。また、導水管の平坦面に熱電変換素子を設置できるため、熱電変換素子の構造を平坦かつ耐久性に優れた生産し易い単純構造とすることができる。
なお、複数の熱電変換素子を電気的に直列接続して高電圧を得る熱電変換モジュールを用いてもよく、第2接触部を細長い扁平形に形成し、一対の熱電変換モジュールを第2接触部の対向する細長い平坦面に接触させてもよい。
(8) In the case of (7), two or more thermoelectric conversion elements are provided, and the second contact portion is formed in a flat shape having a pair of flat surfaces facing each other. The endothermic surfaces of the thermoelectric conversion elements are in close contact with each other.
If it does in this way, since it will be in the state where the flat 2nd contact part was inserted between a pair of thermoelectric conversion elements, the heat recovery rate from the water warmed by the solar cell increased, and total power generation by the thermoelectric conversion elements The amount can be increased. Moreover, since the thermoelectric conversion element can be installed on the flat surface of the water conduit, the structure of the thermoelectric conversion element can be made flat and easy to produce with excellent durability.
A thermoelectric conversion module that obtains a high voltage by electrically connecting a plurality of thermoelectric conversion elements in series may be used. The second contact portion is formed in an elongated flat shape, and the pair of thermoelectric conversion modules is connected to the second contact portion. May be brought into contact with the opposing elongated flat surfaces.

(9)発電システムが、太陽電池と熱電変換素子とに配線を介して電気的に接続されたパワーコンディショナーをさらに備える。
このようにすれば、パワーコンディショナーを外部の商用電力線と接続することができるため、この発電システムを建造物に設置した場合に、建造物で使用される電力が不足する場合は外部から補い、太陽電池および熱電変換素子で発電した電力が余った場合は余剰分を電力会社へ売電することができる。なおこの場合、発電システムが、余剰電力を蓄電する蓄電池をさらに備えていてもよい。
(9) The power generation system further includes a power conditioner electrically connected to the solar cell and the thermoelectric conversion element via wiring.
In this way, since the power conditioner can be connected to an external commercial power line, when this power generation system is installed in a building, if the power used in the building is insufficient, it will be compensated from the outside, When there is a surplus of power generated by the battery and thermoelectric conversion element, the surplus can be sold to a power company. In this case, the power generation system may further include a storage battery that stores surplus power.

また、本発明の別の観点によれば、屋根または屋上を有する建造物と、前記発電システムとを備え、発電システムにおいて、太陽電池が前記屋根または屋上に傾斜状に設置されると共に、導水管の第1接触部は供給された水が下から上へ向かって流れるように構成された発電建造物が提供される。
この発電建造物によれば、太陽エネルギーから効率的に電気エネルギーを作り出すことができる前記発電システムを備えているため、建造物内で消費される電力をまかなうことができ、外部から供給される電力の電気代を抑えることができる。
また、一般に人が利用する建造物には水道管が備えられており、安価で夏場でも比較的温度の低い水道水が供給されているため、この水道水を導水管に導入して利用することができて好都合である。
Moreover, according to another viewpoint of this invention, it is provided with the building which has a roof or a roof, and the said power generation system, In a power generation system, while a solar cell is installed in the said inclined shape on the roof or a roof, a water conduit The first contact portion is provided with a power generation structure configured such that the supplied water flows from bottom to top.
According to this power generation building, since the power generation system that can efficiently generate electric energy from solar energy is provided, the power consumed in the building can be covered, and the power supplied from the outside The electricity bill can be reduced.
In general, buildings used by humans are equipped with water pipes, and since tap water is supplied at low cost and relatively low temperature even in summer, this tap water should be introduced into the water conduit and used. Is convenient.

また、発電システムにおける太陽電池は、建造物の屋根または屋上に設置されるためスペースの有効活用ができる。一方、熱電変換素子も、例えば、夏でも比較的温度が低い家屋の床下といった余剰スペースに設置することができるため、スペースを有効に活用しつつ放熱面からの放熱が容易となって好都合となる。
また、導水管の第1接触部は供給された水が下から上へ向かって流れるように構成されているため、第1接触部内が常に水で満たされている状態とすることができ、水による太陽電池の冷却作用を最大限発揮させかつ維持することができる。
また、太陽電池から熱を受けた第1接触部内の水は、温度上昇して比重が軽くなるため上方へスムーズに送られ、その下流側にある熱電変換素子へ送られる。このため、効率的な太陽電池の冷却と熱輸送が行われる。
In addition, since the solar cell in the power generation system is installed on the roof or the roof of a building, the space can be effectively used. On the other hand, since the thermoelectric conversion element can also be installed in an extra space such as under the floor of a house where the temperature is relatively low even in summer, heat radiation from the heat radiation surface is facilitated while using the space effectively, which is advantageous. .
Further, since the first contact portion of the water conduit is configured so that the supplied water flows from the bottom to the top, the first contact portion can always be filled with water. The solar cell cooling action can be maximized and maintained.
Further, the water in the first contact portion that has received heat from the solar cell is smoothly sent upward because the temperature rises and the specific gravity is reduced, and is sent to the thermoelectric conversion element on the downstream side thereof. For this reason, efficient solar cell cooling and heat transport are performed.

ここで、「建造物」とは、前記のように屋根または屋上を有する建造物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、一般住宅、集合住宅、飲食店、銭湯、病院、学校、官公庁の建造物、商業ビル、オフィスビル、複合ビル、宿泊施設、レジャー施設、スポーツ施設、競技場、駅、空港、港、倉庫、工場、研究所、観測所等の建造物が挙げられる。
なお、この発電システムは、地面に太陽電池が設置される大規模太陽光発電にも利用可能である。この場合、給水場所(例えば、最も近い水道管)から発電場所までの間と、発電場所から水の最終的な利用場所(例えば、近隣の工場や住宅等)までの間の地中に送水管を敷設する必要がある。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳説するが、本発明は実施形態に限定されるものではない。
Here, the “building” is not particularly limited as long as it is a building having a roof or a roof as described above. For example, ordinary houses, apartment houses, restaurants, public baths, hospitals, schools, Examples include government buildings, commercial buildings, office buildings, complex buildings, accommodation facilities, leisure facilities, sports facilities, stadiums, stations, airports, ports, warehouses, factories, research institutes, and observation stations.
This power generation system can also be used for large-scale solar power generation in which solar cells are installed on the ground. In this case, the water pipe is in the ground between the water supply place (for example, the nearest water pipe) and the power generation place and the place where the water is finally used (for example, a nearby factory or house). Need to be laid.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments.

(実施形態1)
図1は本発明に係る発電システムの実施形態1を示す概略構成図である。
この発電システムは、太陽電池110と、複数の熱電変換素子を有する熱電変換モジュール120Aと、太陽電池110から熱を熱電変換モジュール120Aに伝達する熱輸送機構としての導水管130とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 1 of a power generation system according to the present invention.
This power generation system includes a solar cell 110, a thermoelectric conversion module 120A having a plurality of thermoelectric conversion elements, and a water conduit 130 as a heat transport mechanism for transferring heat from the solar cell 110 to the thermoelectric conversion module 120A.

<太陽電池>
太陽電池110は、四角形の基板上に形成された複数の太陽電池セルが電気的に直列接続された太陽電池モジュールである。
太陽電池セルとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン、ガリウム砒素や銅インジウムセレンなどの化合物、あるいは有機化合物を用いたものが知られており、これらを用いることができる。また、これらを積層した変換効率の高い太陽電池セルを用いてもよい。
一般家屋の屋根に太陽電池110を設置する場合には、限られたスペースを有効利用するために高い変換効率を有することが好ましく、さらに、比較的低いコストで導入できることが好ましく、このような太陽電池セルとしては、例えば、多結晶シリコン型、多結晶シリコンとアモルファスシリコンの積層型等が挙げられる。
<Solar cell>
The solar cell 110 is a solar cell module in which a plurality of solar cells formed on a rectangular substrate are electrically connected in series.
As solar cells, single crystal silicon, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon, compounds such as gallium arsenide and copper indium selenium, or those using organic compounds are known, and these can be used. . Moreover, you may use the photovoltaic cell with high conversion efficiency which laminated | stacked these.
When the solar cell 110 is installed on the roof of a general house, it is preferable to have high conversion efficiency in order to effectively use a limited space, and it is preferable that the solar cell 110 can be introduced at a relatively low cost. Examples of the battery cell include a polycrystalline silicon type, a stacked type of polycrystalline silicon and amorphous silicon, and the like.

さらに、複数の半導体膜を接合したタンデム型、トリプル型等と呼ばれる多接合型太陽電池の場合、特に高い光発電効率が得られる。
このような多接合型太陽電池の場合、上層にアモルファスシリコンといったバンドギャップが広い層、下層に結晶シリコンといったバンドギャップの狭い層が用いられる。このような積層構造により、上方から入射した光のうち波長が短くエネルギーの高い光をバンドギャップの広い上層で吸収して高い出力電圧の電力へ変換し、上層で吸収されなかった波長の長い光をバンドギャップの狭い下層で吸収して電力へ変換することで、高効率な発電が可能である。
なお、太陽電池110の裏面にはステンレス鋼製の熱伝達板102が設けられている。
Furthermore, in the case of a multi-junction solar cell called a tandem type, triple type, or the like in which a plurality of semiconductor films are joined, a particularly high photovoltaic power generation efficiency is obtained.
In such a multi-junction solar cell, a layer having a wide band gap such as amorphous silicon is used for the upper layer, and a layer having a narrow band gap such as crystalline silicon is used for the lower layer. With such a laminated structure, light with a short wavelength and high energy out of light incident from above is absorbed by the upper layer with a wide band gap and converted to high output voltage power, and light with a long wavelength that is not absorbed by the upper layer. Is absorbed in the lower band gap and converted into electric power, so that highly efficient power generation is possible.
Note that a heat transfer plate 102 made of stainless steel is provided on the back surface of the solar cell 110.

<熱電変換素子>
図2は実施形態1における熱電変換モジュール120Aに備えられた熱電変換素子120の基本構造を示す概略図である。
熱電変換素子120は、いわゆるゼーベック効果を利用して、温度差から電気エネルギーを取り出すことが可能な素子である。
熱電変換素子120は、p型半導体121と、n型半導体122と、p型半導体121の一面とn型半導体122の一面とを電気的に接続する導電膜123と、p型半導体121の他面に電気的に接続された正電極124と、n型半導体122の他面に電気的に接続された負電極125と、導電膜123と接合する吸熱板材126と、正電極124および負電極125と接合する放熱板材127とを備え、吸熱板材126の外面が吸熱面126aとなり、放熱板材127の外面が放熱面127aとなる。
吸熱板材126は、熱伝導率のよい金属板(例えば銅板、アルミニウム合金板)の一面に、絶縁膜(例えば窒化アルミニウム等からなるセラミックス)が積層されたものであり、絶縁膜が導電膜123と接合している。
放熱板材127も吸熱板材126と同様に構成されている。
<Thermoelectric conversion element>
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a basic structure of the thermoelectric conversion element 120 provided in the thermoelectric conversion module 120A according to the first embodiment.
The thermoelectric conversion element 120 is an element that can extract electric energy from a temperature difference using a so-called Seebeck effect.
The thermoelectric conversion element 120 includes a p-type semiconductor 121, an n-type semiconductor 122, a conductive film 123 that electrically connects one surface of the p-type semiconductor 121 and one surface of the n-type semiconductor 122, and the other surface of the p-type semiconductor 121. A positive electrode 124 electrically connected to the n-type semiconductor 122, a negative electrode 125 electrically connected to the other surface of the n-type semiconductor 122, a heat absorbing plate 126 bonded to the conductive film 123, a positive electrode 124, and a negative electrode 125 The outer surface of the heat-absorbing plate 126 becomes the heat-absorbing surface 126a, and the outer surface of the heat-dissipating plate 127 becomes the heat-dissipating surface 127a.
The endothermic plate 126 is obtained by laminating an insulating film (for example, a ceramic made of aluminum nitride) on one surface of a metal plate (for example, a copper plate or an aluminum alloy plate) with good thermal conductivity. It is joined.
The heat radiating plate 127 is also configured similarly to the heat absorbing plate 126.

熱電変換素子120は、吸熱面126aを放熱面127aよりも高温にすると、p型半導体121およびn型半導体122のそれぞれのキャリア分布が変化して、多数キャリアが低温側(放熱板材127側)に移動する。その結果、p型半導体121側の電極(正電極124)は正の電位となり、n型半導体122側の電極(負電極125)は負の電位となって、正負電極124、125間に電位差が生じ、これを電力として取り出すことができる。すなわち、熱エネルギーの一部を電気エネルギーに変換することができる。   In the thermoelectric conversion element 120, when the heat absorption surface 126a is set to a temperature higher than the heat dissipation surface 127a, the carrier distribution of each of the p-type semiconductor 121 and the n-type semiconductor 122 changes, and the majority carriers are moved to the low temperature side (heat dissipation plate material 127 side). Moving. As a result, the electrode on the p-type semiconductor 121 side (positive electrode 124) has a positive potential, the electrode on the n-type semiconductor 122 side (negative electrode 125) has a negative potential, and there is a potential difference between the positive and negative electrodes 124 and 125. Which can be taken out as power. That is, a part of the heat energy can be converted into electric energy.

実施形態1で用いられる熱電変換モジュール120Aは、図3に示すように、吸熱板材126と放熱板材127の間に、p型半導体121とn型半導体122の対からなる熱電変換素子120が複数配置されて導電体123にて直列接続されてなり、この構成によって両端の正負電極124、125間の出力電圧を上げることができる。なお、図3において、図2中の要素と同様の要素には、同一の符号を付している。また、正電極124および負電極125には、熱電変換モジュール120Aによって熱発電した電力が取り出される図示しない配線が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 3, the thermoelectric conversion module 120 </ b> A used in the first embodiment includes a plurality of thermoelectric conversion elements 120 each including a pair of a p-type semiconductor 121 and an n-type semiconductor 122 between the heat-absorbing plate material 126 and the heat-dissipating plate material 127. In this configuration, the output voltage between the positive and negative electrodes 124 and 125 at both ends can be increased. In FIG. 3, the same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. Moreover, the positive electrode 124 and the negative electrode 125 are electrically connected to a wiring (not shown) from which electric power generated by the thermoelectric conversion module 120A is taken out.

熱電変換素子120のp型およびn型半導体121、122として用いることができる材料としては、熱電変換効率の高いものが好ましく、例えば、ビスマスーテルル化合物、鉛―テルル化合物、亜鉛―アンチモン化合物、ナトリウムーコバルト酸化物、マンガンシリサイド、マグネシウムシリサイド等が挙げられる。
なお、熱電変換モジュール120Aにおける各半導体121、122の周囲には、例えば絶縁性樹脂にて封止されている。
As a material that can be used as the p-type and n-type semiconductors 121 and 122 of the thermoelectric conversion element 120, those having high thermoelectric conversion efficiency are preferable, for example, bismuth-tellurium compound, lead-tellurium compound, zinc-antimony compound, sodium-cobalt. An oxide, manganese silicide, magnesium silicide, etc. are mentioned.
In addition, the circumference | surroundings of each semiconductor 121,122 in the thermoelectric conversion module 120A are sealed with insulating resin, for example.

この発電システムは、熱電変換モジュール120Aの放熱板材127の放熱面に接触する放熱器128をさらに備えている(図1参照)。放熱器128は、実施形態1ではL字形に折り曲げられた金属板(例えばステンレス鋼製、銅製等)からなり、曲げ部を挟む一方側の平坦部が放熱板材127に、例えばボルト・ナット結合にて取り付けられ、曲げ部を挟む他方側の平坦部が放熱板部128aとされている。
放熱板部128aは、大気中、地面および地中のうち少なくとも1つに放熱するよう、選択された放熱形態に応じた形に形成される。実施形態1では、放熱板部128aを地面に接触させて地面および大気中に放熱するよう構成された場合を例示している。なお、放熱板部128aには、大気中への放熱効率を高めるための複数の放熱フィン、地中へ差し込まれて放熱するための板状もしくは櫛歯状の差込片、あるいはこれらの両方が設けられていてもよい。
This power generation system further includes a radiator 128 that contacts the heat radiating surface of the heat radiating plate 127 of the thermoelectric conversion module 120A (see FIG. 1). In the first embodiment, the radiator 128 is made of a metal plate bent in an L shape (for example, made of stainless steel, copper, or the like), and the flat portion on one side sandwiching the bent portion is connected to the radiator plate 127, for example, a bolt / nut connection. The other flat portion sandwiching the bent portion is a heat radiating plate portion 128a.
The heat radiating plate portion 128a is formed in a shape corresponding to the selected heat radiation mode so as to radiate heat to at least one of the atmosphere, the ground, and the ground. In Embodiment 1, the case where it is comprised so that the thermal radiation board part 128a may be made to contact the ground and it may radiate | emit heat to the ground and air | atmosphere is illustrated. The heat radiating plate portion 128a has a plurality of heat radiating fins for increasing the heat radiation efficiency to the atmosphere, a plate-like or comb-like insertion piece for radiating heat by being inserted into the ground, or both of them. It may be provided.

<熱輸送機構>
図1に示すように、熱輸送機構は、太陽電池110と接触する第1接触131と、熱電変換モジュール120Aと接触する第2接触部132と、第1接触部131と第2接触部132とを連結する連結管部133と、送水管(例えば、水道管)に接続される上流側接続端部134と、連結管部133に接続される下流側接続端部131Cを有する導水管130を備える。
図4は本発明の発電システムの実施形態1における第1接触部の具体的な構成例を示す斜視図である。
<Heat transport mechanism>
As shown in FIG. 1, the heat transport mechanism includes a first contact 131 that contacts the solar cell 110, a second contact portion 132 that contacts the thermoelectric conversion module 120 </ b> A, a first contact portion 131, and a second contact portion 132. A connecting pipe part 133 that connects the pipes, an upstream connection end part 134 connected to a water pipe (for example, a water pipe), and a water conduit 130 having a downstream connection end part 131C connected to the connection pipe part 133. .
FIG. 4 is a perspective view showing a specific configuration example of the first contact portion in the first embodiment of the power generation system of the present invention.

図1と図4に示すように、第1接触部131は、熱伝達板102を介して太陽電池110を支持するフレーム部131Aと、フレーム部131Aと一体化したパイプ部131Bとを有してなり、全体的にステンレス鋼にて形成されている。
フレーム部131Aは、4本の金属帯材が太陽電池110よりも僅かに大きい四角形に溶接してなるフレーム本体131Aaと、フレーム本体131Aaの内周面に沿って形成された受片131Abとを有する。
また、対向した一対の金属帯材には、後述する複数の冷却パイプ131Baの各両端が取り付けられており、その取付位置には、冷却パイプ131Baの内部流路と連通する連通口13aが形成されている。さらに、その取付位置には、前記受片131Abが設けられていない。
As shown in FIGS. 1 and 4, the first contact portion 131 includes a frame portion 131A that supports the solar cell 110 via the heat transfer plate 102, and a pipe portion 131B that is integrated with the frame portion 131A. And is formed entirely of stainless steel.
The frame portion 131A includes a frame main body 131Aa formed by welding four metal strips into a quadrangle slightly larger than the solar cell 110, and a receiving piece 131Ab formed along the inner peripheral surface of the frame main body 131Aa. .
Further, both ends of a plurality of cooling pipes 131Ba, which will be described later, are attached to a pair of metal strips facing each other, and a communication port 13a communicating with the internal flow path of the cooling pipe 131Ba is formed at the attachment position. ing. Further, the receiving piece 131Ab is not provided at the mounting position.

パイプ部131Bは、フレーム本体131Aaの枠内にストライプ形に配置された前記複数(実施形態1では4本)の冷却パイプ131Baと、冷却パイプ131Baの一端側にあるフレーム本体131Aaの金属帯材の外面に一体化された上流側パイプ131Bbと、冷却パイプ131Baの他端側にあるフレーム本体131Aaの金属帯材の外面に沿って一体化された下流側パイプ131Bcとを有してなる。
冷却パイプ131Baは、四角い扁平形に形成されており、その両端は、前記のようにフレーム本体131Aaの金属帯材の連通口13aの周囲に溶接されている。冷却パイプ131Bbの数、幅、配置等は特に限定されないが、太陽電池110全体をできるだけ均等にかつ効率よく冷却することができるよう設計することが望ましい。
また、各冷却パイプ131Baは、それらの上面が、前記受片131Abの上面と同一面状に配置されている。
The pipe portion 131B includes a plurality of (four in the first embodiment) cooling pipes 131Ba arranged in a stripe shape within the frame of the frame main body 131Aa, and a metal strip of the frame main body 131Aa on one end side of the cooling pipe 131Ba. It has an upstream pipe 131Bb integrated on the outer surface and a downstream pipe 131Bc integrated along the outer surface of the metal strip of the frame main body 131Aa on the other end side of the cooling pipe 131Ba.
The cooling pipe 131Ba is formed in a rectangular flat shape, and both ends thereof are welded around the communication port 13a of the metal strip of the frame main body 131Aa as described above. The number, width, arrangement, etc. of the cooling pipes 131Bb are not particularly limited, but it is desirable to design so that the entire solar cell 110 can be cooled as uniformly and efficiently as possible.
Each cooling pipe 131Ba has an upper surface arranged on the same plane as the upper surface of the receiving piece 131Ab.

上流側パイプ131Bbは、連通口13aの方に開口部を有する細長い箱状体からなり、箱状体の開口端縁が金属帯材に溶接されている。また、上流側パイプ131Bbの一面(例えば、前面の中央部)には流通孔が形成されており、この流通孔の周囲に上流側接続端部134が溶接されている。
なお、実施形態1では、送水管に接続される導水管130の上流側接続端部134が第1接触部131に直接接続された場合を例示しているが、上流側接続端部134は導水管130の送水管と接続される部分であるため、第1接触部131と送水管の間に長い管部が設けられた場合は、その管部の送水管との接続部分が上流側接続端部134となる。
下流側パイプ131Bcも上流側パイプ131Bbと同様の細長い箱状体からなり、箱状体の開口端縁が金属帯材に溶接されている。また、下流側パイプ131Bcの一面(例えば、後面の中央部)には流通孔が形成されており、この流通孔の周囲に下流側接続端部131Cが溶接されている。
The upstream pipe 131Bb is an elongated box-like body having an opening toward the communication port 13a, and the opening edge of the box-like body is welded to the metal strip. In addition, a flow hole is formed on one surface (for example, the central portion of the front surface) of the upstream pipe 131Bb, and the upstream connection end portion 134 is welded around the flow hole.
In the first embodiment, the case where the upstream connection end portion 134 of the water conduit 130 connected to the water supply pipe is directly connected to the first contact portion 131 is illustrated, but the upstream connection end portion 134 is guided. Since it is a part connected with the water pipe of the water pipe 130, when a long pipe part is provided between the 1st contact part 131 and the water pipe, the connection part with the water pipe of the pipe part is an upstream connection end. Part 134.
The downstream pipe 131Bc is also formed of an elongated box-like body similar to the upstream pipe 131Bb, and the opening edge of the box-like body is welded to the metal strip. In addition, a flow hole is formed on one surface (for example, the central portion of the rear surface) of the downstream pipe 131Bc, and a downstream connection end 131C is welded around the flow hole.

このように構成された第1接触部131の受片131Abおよび複数の冷却パイプ131Baの上に平坦な熱伝達板102が設置され、熱伝達板102の上に太陽電池110が設置される。このとき、各冷却パイプ131Baの上面と受片131Abの上面とが同一面状に配置されているため、熱伝達板102の下面は反ることなく各冷却パイプ131Baの上面と接触する。また、太陽電池110の下面は反ることなく熱伝達板102の上面と接触する。   The flat heat transfer plate 102 is installed on the receiving piece 131Ab and the plurality of cooling pipes 131Ba of the first contact portion 131 configured as described above, and the solar cell 110 is installed on the heat transfer plate 102. At this time, since the upper surface of each cooling pipe 131Ba and the upper surface of the receiving piece 131Ab are arranged in the same plane, the lower surface of the heat transfer plate 102 contacts the upper surface of each cooling pipe 131Ba without warping. Moreover, the lower surface of the solar cell 110 contacts the upper surface of the heat transfer plate 102 without warping.

フレーム本体131Aaの上端縁よりも受片131Abおよび複数の冷却パイプ131Baは下がっていることにより熱伝達板102および太陽電池110を収納するスペースとなる凹所が形成されている。この凹所の深さは、特に限定されるものではないが、太陽電池110の上面とフレーム本体131Aaの上端面が略同じ高さとなる深さとすれば、第1接触部131と太陽電池110とが一体的に見えるため外観の見栄えがよくなる。
また、太陽電池110の外周縁には、通常クッション材を介してフレームが取り付けられ、フレームが取り付けられた太陽電池110を収納できる大きさに凹所を形成してもよい。あるいは、太陽電池110のフレームをフレーム本体131Aaで代用してもよい。この場合、太陽電池110の外周縁とフレーム本体131Aaとの間にクッション材を設けてもよい。
Since the receiving piece 131Ab and the plurality of cooling pipes 131Ba are lowered from the upper end edge of the frame body 131Aa, a recess serving as a space for housing the heat transfer plate 102 and the solar cell 110 is formed. The depth of the recess is not particularly limited. If the depth of the upper surface of the solar cell 110 and the upper end surface of the frame main body 131Aa is substantially the same height, the first contact portion 131 and the solar cell 110 The appearance looks better because of the integrated appearance.
Further, a frame may be attached to the outer peripheral edge of the solar cell 110 via a cushion material, and a recess may be formed in a size that can accommodate the solar cell 110 to which the frame is attached. Alternatively, the frame of the solar battery 110 may be substituted with the frame body 131Aa. In this case, a cushion material may be provided between the outer peripheral edge of the solar cell 110 and the frame main body 131Aa.

なお、太陽電池110は、発電した電気を取り出す電気配線が裏面側に設けられているため、電気配線を外部に引き回すための孔部が熱伝達板102に形成されており、熱伝達板102の孔部に通された電気配線は2本の冷却パイプ131Bbの間に出される。
また、言うまでもないが、第1接触部131において、水が通るパイプ同士およびパイプとフレーム本体との溶接は漏水しないように行われる。
In addition, since the solar cell 110 has an electrical wiring for taking out the generated electricity on the back side, a hole for routing the electrical wiring to the outside is formed in the heat transfer plate 102. The electrical wiring passed through the hole is extended between the two cooling pipes 131Bb.
Needless to say, in the first contact portion 131, the pipes through which water passes and the welding between the pipe and the frame main body are performed so as not to leak water.

第2接触部132は、外面に対向する一対の平坦面を有する扁平形のステンレス鋼製パイプであり、一対の平坦面に一対の熱電変換モジュール120Aの吸熱板材126(図3参照)の吸熱面が接触している。
熱電変換モジュール120Aの第2接触部132への取り付けは、例えば、第2接触部132と吸熱板材126の両方に孔付き突片を設け、2つの突片を重ね合わせてボルト・ナット結合することにより行うことができる。
なお、第2接触部132の上流側端部および下流側端部には、連結管部133および他の配管と連結が容易となるように、円形のパイプ部が設けられていてもよい。
The second contact portion 132 is a flat stainless steel pipe having a pair of flat surfaces facing the outer surface, and the heat absorption surface of the heat absorption plate 126 (see FIG. 3) of the pair of thermoelectric conversion modules 120A on the pair of flat surfaces. Are in contact.
The thermoelectric conversion module 120A is attached to the second contact portion 132 by, for example, providing a projecting piece with a hole in both the second contact portion 132 and the heat absorbing plate 126, and superimposing the two projecting pieces for bolt / nut connection. Can be performed.
In addition, a circular pipe portion may be provided at the upstream end portion and the downstream end portion of the second contact portion 132 so as to be easily connected to the connection pipe portion 133 and other piping.

連結管部133は、第1接触部131の下流側接続端部131Cと第2接触部132の上流側端部とを接続するパイプである。
連結管部133としては、金属よりも熱伝導率の低い樹脂製のパイプを用いることが好ましく、例えば、通常住宅で使用される硬質塩化ビニル管を用いることができる。
The connecting pipe portion 133 is a pipe that connects the downstream connection end portion 131 </ b> C of the first contact portion 131 and the upstream end portion of the second contact portion 132.
As the connecting pipe part 133, it is preferable to use a resin pipe having a thermal conductivity lower than that of a metal. For example, a hard polyvinyl chloride pipe usually used in a house can be used.

<発電システムの動作>
この発電システムを使用する際は、図1に示すように、熱伝達板102を介して太陽電池110が設置された第1接触部131を、太陽電池110が受光可能な場所に設置し、第1接触部131に設けられた上流側接続端部134を図示しない送水管に接続し、第2接触部132の下流側端部を図示しない別の配管と接続する。なお、別の配管とは、水の本来の利用場所へ導くための配管である。
<Operation of power generation system>
When using this power generation system, as shown in FIG. 1, the first contact portion 131 where the solar cell 110 is installed via the heat transfer plate 102 is installed in a place where the solar cell 110 can receive light, An upstream connection end portion 134 provided in the first contact portion 131 is connected to a water supply pipe (not shown), and a downstream end portion of the second contact portion 132 is connected to another pipe (not shown). In addition, another piping is piping for guide | inducing to the original utilization place of water.

このようにセットされた発電システムにおいて、導水管130に矢印方向に水が導入されており、太陽電池110に太陽光が入射されると、太陽電池110にて発電が行われると共に熱が発生する。この熱は、熱伝達板102および第1接触部131の各冷却パイプ131Baを介して水に伝えられるため、太陽電池110は冷却されて過度の温度上昇による光発電効率の低下が抑制される。
また、第1接触部131内の水は、太陽電池110から受けた熱によって温められた後、連結管部133を通って第2接触部132へ送られるため、温められた水の熱が熱電変換モジュール120Aの吸熱板材126(図3参照)に伝達される。
熱電変換モジュール120Aでは、熱を受けた吸熱板材126と放熱器128を介して地面と接触している放熱板材127との間に温度差が生じるため、発電が開始される。
In the power generation system set in this way, water is introduced into the water conduit 130 in the direction of the arrow, and when sunlight is incident on the solar cell 110, the solar cell 110 generates power and generates heat. . Since this heat is transmitted to the water via the heat transfer plate 102 and the cooling pipes 131Ba of the first contact portion 131, the solar cell 110 is cooled and a decrease in photovoltaic power generation efficiency due to an excessive temperature rise is suppressed.
In addition, since the water in the first contact portion 131 is heated by the heat received from the solar cell 110 and then sent to the second contact portion 132 through the connecting pipe portion 133, the heat of the heated water is thermoelectric. It is transmitted to the heat absorbing plate 126 (see FIG. 3) of the conversion module 120A.
In the thermoelectric conversion module 120A, since a temperature difference is generated between the heat absorbing plate material 126 that has received heat and the heat radiating plate material 127 that is in contact with the ground via the radiator 128, power generation is started.

この発電システムによれば、熱輸送の媒体として加圧水を用い、かつ既設の送水管から直接に加圧水を導入することにより、加圧水の水圧を利用して熱輸送媒体を導水管130内に送り込むことができる。すなわち、熱輸送媒体を安価に入手できるばかりではなく、その供給時の圧力を利用することができる。このため、システム内にポンプ装置を新たに設置する必要がないため設置コストを抑えられると同時に、ポンプ装置を動かすためのエネルギーおよびメンテナンスも不要であり、ポンプ装置の故障の心配もない耐久性に優れた発電システムが得られる。もちろん、既設のポンプ装置により送水管に導入された加圧水も利用可能である。   According to this power generation system, by using pressurized water as a heat transport medium and introducing the pressurized water directly from the existing water pipe, the heat transport medium can be fed into the water conduit 130 using the pressure of the pressurized water. it can. That is, not only can the heat transport medium be obtained at a low cost, but also the pressure at the time of supply can be utilized. For this reason, there is no need to install a new pump device in the system, so the installation cost can be reduced. At the same time, energy and maintenance to operate the pump device are not required, and there is no need to worry about failure of the pump device. An excellent power generation system can be obtained. Of course, pressurized water introduced into the water pipe by an existing pump device can also be used.

また、太陽電池110の熱を別途設けた熱電変換モジュール120Aにて発電に用いるため、光エネルギーから電気エネルギーを回収する回収効率が高くなると共に、熱電変換モジュール120Aは第2接触部132に面して設ければよいため設置自由度が高い。さらに、太陽電池110の裏面に熱電変換素子を敷き詰める場合に比べて、コンパクトな熱電変換素子を用いることができ、低コストにて設置できる。   Further, since the heat of the solar cell 110 is used for power generation by the thermoelectric conversion module 120A provided separately, the recovery efficiency of recovering electrical energy from light energy is increased, and the thermoelectric conversion module 120A faces the second contact portion 132. The installation flexibility is high. Furthermore, compared with the case where thermoelectric conversion elements are spread on the back surface of the solar cell 110, a compact thermoelectric conversion element can be used and can be installed at low cost.

また、扁平形の第2接触部132を熱電変換モジュール120Aにて挟み込む構造によって、導水管130内の温められた水の熱が熱電変換モジュール120Aへ効率よく伝えられ、効率的な熱発電を行うことができる。例えば、第2接触部132の断面の長辺方向の寸法を短辺方向の寸法の5〜20倍に設定することで、特に効率的な熱発電が行われる。さらに、熱電変換モジュール120Aを第2接触部132の平坦面に設置することができるので、熱電変換モジュール120Aを製造しやすく、衝撃にも強い簡素な構造とすることができる。   In addition, the structure in which the flat second contact portion 132 is sandwiched between the thermoelectric conversion modules 120A efficiently transfers the heat of the water in the water conduit 130 to the thermoelectric conversion module 120A, thereby performing efficient thermoelectric generation. be able to. For example, particularly efficient thermoelectric generation is performed by setting the dimension in the long side direction of the cross section of the second contact portion 132 to 5 to 20 times the dimension in the short side direction. Furthermore, since the thermoelectric conversion module 120A can be installed on the flat surface of the second contact portion 132, the thermoelectric conversion module 120A can be easily manufactured and can have a simple structure resistant to impact.

また、太陽電池110は、バンドギャップの狭い下層の方が、温度上昇によるバンドギャップ変化によって変換効率の低下が起こりやすい。そのため、実施形態1のように、太陽電池110の裏面側に導水管130の第1接触部131を設けて、裏面側から太陽電池110を冷却することにより、太陽電池110の下層側の温度上昇を効果的に抑制して発電効率の低下を極力抑えることができる。   Further, in the solar cell 110, the lower layer of the narrow band gap is likely to have a lower conversion efficiency due to a band gap change due to a temperature rise. Therefore, as in the first embodiment, the first contact portion 131 of the water conduit 130 is provided on the back surface side of the solar cell 110, and the solar cell 110 is cooled from the back surface side, thereby increasing the temperature on the lower layer side of the solar cell 110. It is possible to effectively suppress the decrease in power generation efficiency as much as possible.

(実施形態2)
図5は本発明の発電システムの実施形態2における導水管の第1接触部を示す平面図である。
この第1接触部231は、フレーム部231Aと、フレーム部231Aと一体化したパイプ部231Bとを有してなり、パイプ部231Bが蛇行形の1本の冷却パイプからなる点が実施形態1と異なり、その他の構成は概ね実施形態1と同様である。なお、図5において、符号231Aaはフレーム本体、231Abは受片を示している。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a plan view showing a first contact portion of a water conduit in Embodiment 2 of the power generation system of the present invention.
The first contact portion 231 includes a frame portion 231A and a pipe portion 231B integrated with the frame portion 231A, and the pipe portion 231B includes a single meandering cooling pipe. Differently, other configurations are generally the same as those of the first embodiment. In FIG. 5, reference numeral 231Aa denotes a frame body, and 231Ab denotes a receiving piece.

この場合、例えば、パイプ部231Bの一端は、フレーム本体231Aaの隅部近傍を貫通して前面側へ突出して送水管(図示省略)と接続される上流側接続端部234とされ、パイプ部231Bの他端は、フレーム本体231Aaの他の隅部近傍を貫通して後面側へ突出して連結管部(図示省略)と接続される下流側接続端部231Cとされている。
さらに、フレーム部231Aは、蛇行形のパイプ部231Bの幅方向中間付近の下面を支持する支持材231Acを有している。この支持材231Acは、撓み難いように、例えばH字形またはT字形の断面形状に形成されており、その両端がフレーム本体231Aaに溶接されると共に、パイプ部231Bと接触箇所が溶接されている。
In this case, for example, one end of the pipe portion 231B is an upstream connection end portion 234 that passes through the vicinity of the corner of the frame main body 231Aa and protrudes to the front surface side and is connected to a water pipe (not shown), and the pipe portion 231B. The other end of the frame is a downstream connection end 231C that passes through the vicinity of the other corner of the frame main body 231Aa and protrudes to the rear surface side to be connected to a connecting pipe portion (not shown).
Further, the frame portion 231A has a support member 231Ac that supports the lower surface near the middle in the width direction of the meandering pipe portion 231B. The support member 231Ac is formed, for example, in an H-shaped or T-shaped cross-sectional shape so that it is difficult to bend, and both ends thereof are welded to the frame main body 231Aa and a contact portion is welded to the pipe portion 231B.

(実施形態3)
図6は本発明の発電システムの実施形態3における導水管の第1接触部を示す平面図である。
この第1接触部331は、フレーム部331Aと、フレーム部331Aと一体化したパイプ部331Bとを有してなり、パイプ部331Bが扁平箱形である点が実施形態1と異なり、その他の構成は概ね実施形態1と同様である。なお、図5において、符号331Aaはフレーム本体、331Abは受片を示している。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a plan view showing the first contact portion of the water conduit in Embodiment 3 of the power generation system of the present invention.
The first contact portion 331 includes a frame portion 331A and a pipe portion 331B integrated with the frame portion 331A, and the first contact portion 331 is different from the first embodiment in that the pipe portion 331B has a flat box shape. Is substantially the same as in the first embodiment. In FIG. 5, reference numeral 331Aa denotes a frame body, and 331Ab denotes a receiving piece.

この場合、受片331Abは、扁平箱形のパイプ部331Bの外周部下面を支持する役割を担っている。また、送水管(図示省略)と接続される上流側接続端部334は、フレーム本体331Aaの前面を貫通してパイプ部331Bの前壁に形成された流通口の周囲に溶接されており、連結管部(図示省略)と接続される下流側接続端部331Cは、フレーム本体331Aaの後面を貫通してパイプ部331Bの後壁に形成された流通口の周囲に溶接されている。
また、パイプ部331Bの一部(この場合は中央部)には、図示しない太陽電池の裏面側の電気配線を引き出すための孔部331Baが形成されている。
なお、パイプ部331Bは、例えばステンレス鋼にて中空の扁平箱形に形成されるため、面積が大きくなると撓みが生じ易くなるため、内部に補強用のリブを設けてもよく、リブによって流路をストライプ形または蛇行形に形成してもよい。
In this case, the receiving piece 331Ab plays a role of supporting the lower surface of the outer peripheral portion of the flat box-shaped pipe portion 331B. Further, the upstream connection end 334 connected to the water pipe (not shown) is welded around the circulation port formed in the front wall of the pipe portion 331B through the front surface of the frame body 331Aa. The downstream side connection end 331C connected to the pipe part (not shown) is welded around the circulation port formed in the rear wall of the pipe part 331B through the rear surface of the frame main body 331Aa.
Further, a hole portion 331Ba for drawing out electrical wiring on the back side of the solar cell (not shown) is formed in a part of the pipe portion 331B (in this case, the center portion).
In addition, since the pipe portion 331B is formed in, for example, a hollow flat box shape of stainless steel, the bending tends to occur when the area becomes large. Therefore, a reinforcing rib may be provided inside the pipe portion 331B. May be formed in a stripe shape or a meandering shape.

(実施形態4)
図7は本発明の発電システムの実施形態3における導水管の第1接触部を示す斜視図であり、図8は図6の第1接触部の線Xの位置での垂直方向断面図である。
この第1接触部431は、フレーム部431Aと、太陽電池110の受光面に接触する透光性材料によって扁平箱形に形成されたパイプ部431Bとを有してなる。
(Embodiment 4)
7 is a perspective view showing a first contact portion of a water conduit in Embodiment 3 of the power generation system of the present invention, and FIG. 8 is a vertical sectional view at the position of line X of the first contact portion in FIG. .
The first contact portion 431 includes a frame portion 431A and a pipe portion 431B formed in a flat box shape by a translucent material that contacts the light receiving surface of the solar cell 110.

フレーム部431Aは、4本の金属帯材が太陽電池110よりも僅かに大きい四角形に溶接してなるフレーム本体431Aaと、フレーム本体431Aaの内周面に沿って形成された受片431Abと、両端がフレーム本体431Aaの内周面に溶接された支持板材431Acとを有する。
受片431Abは、例えばフレーム本体431Aaの下端縁の位置に設けられており、支持板材431Acは、その上面が受片431Abの上面と同一面状となるように設けられている。これら受片431Abおよび支持板材431Acの上に太陽電池110が設置される。
さらに、フレーム本体431Aaの前後壁の左右中間位置には、後述の接続端部434、431Cが当たらないようパイプ部431Bを太陽電池110上に設置させるための切欠き部43aが形成されている。
なお、実施形態4では、支持板材431Acは、太陽電池110の下面中央にある電気配線(図示省略)の位置を避けて2本設けられている。
The frame portion 431A includes a frame main body 431Aa in which four metal strips are welded to a rectangular shape slightly larger than the solar cell 110, a receiving piece 431Ab formed along the inner peripheral surface of the frame main body 431Aa, Has a support plate material 431Ac welded to the inner peripheral surface of the frame main body 431Aa.
The receiving piece 431Ab is provided, for example, at the position of the lower end edge of the frame main body 431Aa, and the support plate member 431Ac is provided so that the upper surface thereof is flush with the upper surface of the receiving piece 431Ab. The solar cell 110 is installed on the receiving pieces 431Ab and the support plate material 431Ac.
Furthermore, a notch portion 43a for installing the pipe portion 431B on the solar cell 110 is formed at the left and right intermediate positions of the front and rear walls of the frame main body 431Aa so that connection end portions 434 and 431C described later do not hit.
In the fourth embodiment, two support plate members 431Ac are provided to avoid the position of the electrical wiring (not shown) at the center of the lower surface of the solar cell 110.

パイプ部431Bは、透明樹脂にて成形された中空の扁平箱体であり、その前面側には、図示しない送水管と接続される上流側接続端部434が一体成形されており、その後面側には、図示しない連結管部と接続される下流側接続端部431Cが一体成形されており、各接続端部434、431Cはパイプ部431Bの内部と連通している。なお、この扁平箱形のパイプ部431Bは、内部に補強のリブが設けられていてもよい。
このパイプ部431Bは、各接続端部434、431Cを切欠き部43aの位置にセットした状態でフレーム部431A内の太陽電池110の上に設置されることにより、パイプ部431Bの下面が太陽電池110の受光面に接触する。
なお、パイプ部431Bをフレーム部431Aに固定するために、例えば、二点鎖線で示した留め金43bをフレーム部431Aにボルト・ナット結合にて取り付けてもよい。
The pipe portion 431B is a hollow flat box formed of a transparent resin, and an upstream connection end 434 connected to a water pipe (not shown) is integrally formed on the front side thereof, and the rear surface side Are formed integrally with a downstream connection end 431C connected to a connection pipe (not shown), and the connection ends 434 and 431C communicate with the inside of the pipe 431B. The flat box-shaped pipe portion 431B may be provided with reinforcing ribs therein.
The pipe portion 431B is installed on the solar cell 110 in the frame portion 431A in a state where the connection end portions 434 and 431C are set at the positions of the notches 43a, so that the lower surface of the pipe portion 431B is a solar cell. 110 is in contact with the light receiving surface.
In order to fix the pipe portion 431B to the frame portion 431A, for example, a clasp 43b shown by a two-dot chain line may be attached to the frame portion 431A by bolt / nut coupling.

このような第1接触部431を有する実施形態4の発電システムは、前記構成以外は実施形態1と同様である。
この発電システムによれば、光が、パイプ部431Bおよびその内部に流入した水を透過して太陽電池110の受光面に照射される。太陽電池110の熱を受けて温められたパイプ部431B内の下部の水は、図8中の矢印が示す対流の動きのように上昇し、上部の温度の低い水が下降する。これにより、太陽電池110の熱が効率的にパイプ部431B内の水に伝えられ、太陽電池110に対する高い冷却効果が得られる。
パイプ部431Bは、太陽電池110の温度上昇を抑制するために、太陽電池110の受光面を完全に覆う大きさおよび形状で形成することが好ましく、内部空間の高さとしては5mm〜10cm程度が好ましい。
The power generation system of Embodiment 4 having such a first contact portion 431 is the same as that of Embodiment 1 except for the above-described configuration.
According to this power generation system, light passes through the pipe portion 431 </ b> B and water flowing into the pipe portion 431 </ b> B and is irradiated on the light receiving surface of the solar cell 110. The lower water in the pipe portion 431B heated by the heat of the solar cell 110 rises like a convection movement indicated by the arrow in FIG. 8, and the lower water at the upper temperature falls. Thereby, the heat of the solar cell 110 is efficiently transmitted to the water in the pipe portion 431B, and a high cooling effect on the solar cell 110 is obtained.
The pipe portion 431B is preferably formed in a size and shape that completely covers the light receiving surface of the solar cell 110 in order to suppress the temperature rise of the solar cell 110, and the height of the internal space is about 5 mm to 10 cm. preferable.

(実施形態5)
図9は本発明の発電システムを備えた発電建造物を示す概略構成図である。
この発電建造物は、建造物に実施形態1〜4のいずれか1つの発電システムが設置されたものである。
さらに、この発電建造物の場合、発電システムには、太陽電池と熱電変換モジュールとに電気配線143を介して電気的に接続されたパワーコンディショナー142と、太陽電池と熱電変換モジュールにて発電した電力を蓄電する蓄電池144と、導水管130の第2接触部(熱発電部20)を通過した水を連結管部135を通して貯留する密閉型の貯水槽146と、導水管130に設けられた流量調整バルブ147とが備えられてもよい。
なお、図9において、符号140は屋根141を有する家屋(一般住宅)、100は太陽電池と第1接触部を有する光発電部、120は熱電変換モジュールと第2接触部を有する熱発電部、Wは水道管を示している。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a power generation building provided with the power generation system of the present invention.
This power generation building is obtained by installing any one of the power generation systems of Embodiments 1 to 4 in a building.
Further, in the case of this power generation building, the power generation system includes a power conditioner 142 electrically connected to the solar cell and the thermoelectric conversion module via the electric wiring 143, and power generated by the solar cell and the thermoelectric conversion module. A storage battery 144 that stores the water, a sealed water storage tank 146 that stores water that has passed through the second contact portion (thermoelectric generator 20) of the water conduit 130 through the connecting pipe portion 135, and a flow rate adjustment provided in the water conduit 130. A valve 147 may be provided.
In FIG. 9, reference numeral 140 denotes a house (a general house) having a roof 141, 100 denotes a photovoltaic power generation unit having a solar cell and a first contact part, 120 denotes a thermoelectric generation part having a thermoelectric conversion module and a second contact part, W indicates a water pipe.

実施形態5の場合、パワーコンディショナー142および蓄電池144は家屋140内に設けられ、貯水槽146は例えば家屋140の外壁上部に沿ってあるいは家屋140内の屋根付近に設けられている。
また、光発電部10は家屋140の屋根141の上に図示しない支持部材を介して設置され、熱発電部20も屋根141上に設置されている。また、熱発電部20の熱電変換モジュールの放熱板部(図3参照)による放熱が妨げられないよう、熱発電部20を覆う日よけ板145を屋根141に設けている。
このとき、光発電部10は屋根141の日当たりのよい傾斜面に設置され、熱発電部20は屋根141の日当たりの悪い傾斜面に設置されてもよい。さらに、熱発電部20が設置される屋根141の傾斜面が、光発電部10が設置される屋根141の傾斜面と異なる場合、光発電部10および屋根141の頂部を通過した水道水が、熱発電部20の第2接触部内に満たされた状態でゆっくり通過できるように、熱発電部20の傾斜角度をできるだけ水平に近づけることが好ましい。このようにすれば、温められた水道水の熱を熱電変換モジュールに効果的に伝えることができ、熱発電部20での発電効率を低下させないようにすることができる。
In the case of the fifth embodiment, the power conditioner 142 and the storage battery 144 are provided in the house 140, and the water storage tank 146 is provided, for example, along the upper part of the outer wall of the house 140 or near the roof in the house 140.
The photovoltaic power generation unit 10 is installed on the roof 141 of the house 140 via a support member (not shown), and the thermoelectric generation unit 20 is also installed on the roof 141. Moreover, the sunscreen 145 which covers the thermoelectric generation part 20 is provided in the roof 141 so that the heat dissipation by the heat radiating plate part (refer FIG. 3) of the thermoelectric conversion module of the thermoelectric generation part 20 may not be prevented.
At this time, the photovoltaic unit 10 may be installed on the sunny slope of the roof 141, and the thermoelectric generator 20 may be installed on the sunny slope of the roof 141. Furthermore, when the inclined surface of the roof 141 where the thermoelectric generator 20 is installed is different from the inclined surface of the roof 141 where the photovoltaic generator 10 is installed, the tap water that has passed through the photovoltaic generator 10 and the top of the roof 141 is It is preferable to make the inclination angle of the thermoelectric generator 20 as close to the horizontal as possible so that the second electric contact portion of the thermoelectric generator 20 can be slowly passed in a state of being filled. In this way, the heat of the heated tap water can be effectively transmitted to the thermoelectric conversion module, and the power generation efficiency in the thermoelectric generator 20 can be prevented from being lowered.

この発電建造物において、導水管130によって地中の水道管Wから水道水が光発電部10に供給されるため、日光照射時に光発電する太陽電池が冷却されると共に、太陽電池の熱によって水道水が温められ、その温水が連結管部133を通じて熱発電部20に送られ、熱電変換モジュールが熱発電する。
光発電部10および熱発電部20にて発電された電力は、電気配線143を介してパワーコンディショナー142へ送られて電圧変換、直流電流から交流電流への変換等が適宜行われ、家屋140内の各電気製品へと供給される。また、発電システムにて発電された電力の余剰分は、パワーコンディショナー142を介して蓄電池144に蓄電される。
さらに、パワーコンディショナー142を外部の商用電力線と接続することにより、家屋140にて消費される電力の不足分を補ったり、発電した電力の余剰分を電力会社に売電したりすることが可能となる。
In this power generation building, since tap water is supplied from the underground water pipe W to the photovoltaic power generation unit 10 by the water conduit 130, the solar cell that generates photovoltaic power during the sunlight irradiation is cooled, and the water is supplied by the heat of the solar cell. Water is warmed, and the warm water is sent to the thermoelectric generator 20 through the connecting pipe 133, and the thermoelectric conversion module generates thermoelectric power.
The electric power generated by the photovoltaic power generation unit 10 and the thermal power generation unit 20 is sent to the power conditioner 142 via the electrical wiring 143, and is subjected to voltage conversion, conversion from direct current to alternating current, and the like as appropriate. Supplied to each electrical product. Further, surplus power generated by the power generation system is stored in the storage battery 144 via the power conditioner 142.
Furthermore, by connecting the power conditioner 142 to an external commercial power line, it is possible to make up for the shortage of power consumed in the house 140 and sell the surplus of the generated power to the power company. Become.

実施形態5では、熱発電部20を屋根141の上に配置しており、熱電変換モジュールに伝えられた熱は放熱器(図1参照)から主に大気中に放熱される。このとき、放熱器は、日よけ板145による日陰に配置されているため、直射日光によって温度上昇して熱発電効率が低下することが防止されている。
また、図9に示すように、傾斜した屋根141上に光発電部10を設置する場合、光発電部10まで水道水を導く導水管130の導入管部130aを、光発電部10(第1接触部)の傾斜下側部分に接続し、光発電部10の傾斜上側部分に連結管部133を接続することにより、光発電部10に下方から上方に水が流れるようにすることが好ましい。これにより、光発電部10にて温められ比重の軽い水道水がスムーズに光発電部10から熱発電部20へと送られ、熱輸送効率が高くなる。
In the fifth embodiment, the thermoelectric generator 20 is arranged on the roof 141, and the heat transmitted to the thermoelectric conversion module is radiated mainly from the radiator (see FIG. 1) to the atmosphere. At this time, since the radiator is arranged in the shade by the shade plate 145, it is prevented that the temperature rises due to direct sunlight and the thermoelectric generation efficiency decreases.
Further, as shown in FIG. 9, when the photovoltaic unit 10 is installed on the inclined roof 141, the introduction pipe unit 130 a of the water conduit 130 that guides tap water to the photovoltaic unit 10 is replaced with the photovoltaic unit 10 (first It is preferable that water flows from the lower side to the upper side of the photovoltaic unit 10 by connecting to the lower sloped portion of the contact portion) and connecting the connecting pipe 133 to the sloped upper portion of the photovoltaic unit 10. Thereby, the tap water warmed in the photovoltaic unit 10 and having a light specific gravity is smoothly sent from the photovoltaic unit 10 to the thermoelectric generator 20, thereby increasing the heat transport efficiency.

また、熱発電部20を通過した水道水は、連結管部135を通じて、適宜設けられる貯水槽146に一旦蓄えられ、家屋140内のキッチン、風呂、洗面、トイレ等の通常の上水用途に用いられる。
水道水は、多くを地下の水道管Wを通じて供給される。気温が上昇する夏の日中でも、大気温より地中の温度の方が低い場合が多い。このため、地下を通って供給される比較的温度の低い水道水を光発電部10に導入することで、効果的な冷却を行うことができるメリットが得られる。さらに、地下から光発電部10に至るまでの導入管部130aの表面を断熱材で覆えば、低温を維持しながら水道水を光発電部10に供給することができ、さらに冷却効果を高めることができる。
それに加え、光発電部10で受けた熱をできるだけ外部に放熱せずに熱発電部20へ輸送した方が、エネルギーロスが少なくなるため、光発電部10と熱発電部20の間の連結管部133の表面も断熱材で覆うことが好ましい。
In addition, the tap water that has passed through the thermoelectric generator 20 is temporarily stored in a storage tank 146 that is appropriately provided through the connecting pipe 135, and is used for normal water supply such as a kitchen, a bath, a bathroom, and a toilet in the house 140. It is done.
Most of the tap water is supplied through the underground water pipe W. Even in summer days when the temperature rises, the underground temperature is often lower than the atmospheric temperature. For this reason, the merit which can perform effective cooling is acquired by introduce | transducing into the photovoltaic unit 10 the tap water with comparatively low temperature supplied through underground. Furthermore, if the surface of the introduction pipe section 130a from the underground to the photovoltaic power generation section 10 is covered with a heat insulating material, tap water can be supplied to the photovoltaic power generation section 10 while maintaining a low temperature, and the cooling effect is further enhanced. Can do.
In addition, since the energy loss is reduced when the heat received by the photovoltaic power generation unit 10 is transported to the thermal power generation unit 20 without radiating as much as possible to the outside, the connecting pipe between the photovoltaic power generation unit 10 and the thermal power generation unit 20 It is preferable to cover the surface of the portion 133 with a heat insulating material.

家屋140内に人がいる場合、炊事、洗濯、手洗い等で断続的に水道が利用される。その度に、導水管130内に水道水の流れが起こり、太陽電池の冷却と熱電変換素子への熱輸送が自動的に行われる。すなわち、昼間、家屋140内に人がいて電力消費量が上がりやすいときに、無意識のうちに発電量を上げる措置が行われる。
さらに好ましい形態として、光発電部10に至るまでの導入管部130aの途中に、流量調整用バルブ147を設けることによって、常に僅かずつの水道水を流してもよく、あるいはタイマーと連動させて定期的に水道水を供給してもよい。家屋140内での水道水消費とは別に、適当な流量やタイミングで水道水を流すことにより、太陽電池の温度上昇をより効果的に抑制することができ、かつ冬季に導水管130内の水道水が凍結して導水管130が損傷することを防止できる。この場合、家屋140内にて利用される水道水の供給を滞りなく行うため、貯水槽146を設けておくことがとりわけ好ましい。家屋140内の水道水の利用が断続的に行われるのに対して、貯水槽146を経由して水道水を上水用途として供給することで、導水管130内の流水量を平滑化することができる。
When there are people in the house 140, water supply is intermittently used for cooking, washing, hand washing, and the like. Each time, tap water flows in the water conduit 130, and the solar cell is automatically cooled and transported to the thermoelectric conversion element. That is, measures are taken to increase the amount of power generation unconsciously when there is a person in the house 140 during the day and the power consumption is likely to increase.
As a more preferable form, by providing a flow rate adjusting valve 147 in the middle of the introduction pipe section 130a leading to the photovoltaic power generation section 10, a small amount of tap water may always flow, or in conjunction with a timer, Alternatively, tap water may be supplied. In addition to consumption of tap water in the house 140, by flowing tap water at an appropriate flow rate and timing, the temperature rise of the solar cell can be more effectively suppressed, and the water supply in the water conduit 130 in winter. It is possible to prevent water from freezing and damaging the water conduit 130. In this case, it is particularly preferable to provide a water storage tank 146 in order to supply tap water used in the house 140 without delay. While tap water in the house 140 is intermittently used, tap water is supplied as water supply via the water storage tank 146 to smooth the amount of flowing water in the water conduit 130. Can do.

導水管130内の水道水流量を平滑化するために設ける貯水槽146のサイズは、通常生活における水道利用によって貯水槽146が空になったり、逆に満水になったりすることが生じない大きめのサイズが好ましい。このことから、導水管130を通じて貯水槽146に流れ込む水道水量と、家屋140内で利用される水道水量を踏まえて、適宜、貯水槽146のサイズを設定すればよい。   The size of the water storage tank 146 provided for smoothing the flow rate of tap water in the water conduit 130 is large enough that the water storage tank 146 does not become empty or become full due to the use of water supply in normal life. Size is preferred. From this, the size of the water storage tank 146 may be appropriately set based on the amount of tap water flowing into the water storage tank 146 through the water conduit 130 and the amount of tap water used in the house 140.

もし、急な水道水消費量の上昇が発生した場合、これに対応するためには、光発電部10の第1接触部内を流れる水道水の流量を調整するよう流量調整用バルブ147の代わりに導水管130に配置された電動バルブ150と、貯水槽146の貯水量を検出する水量センサ151と、水量センサ151からの電気信号に基いて電動バルブ150の開閉動作を制御するバルブ制御部152とを発電システムに設けてもよい。   If a sudden increase in tap water consumption occurs, in order to cope with this, instead of the flow rate adjustment valve 147, the flow rate of the tap water flowing in the first contact portion of the photovoltaic power generation unit 10 is adjusted. An electric valve 150 disposed in the water conduit 130, a water amount sensor 151 that detects the amount of water stored in the water storage tank 146, and a valve control unit 152 that controls the opening / closing operation of the electric valve 150 based on an electrical signal from the water amount sensor 151. May be provided in the power generation system.

このようにすれば、バルブ制御部152によって、貯水量が所定量より少ないと流量を増加させ、貯水量が所定量以上となると流量を低下させるよう電動バルブ150を制御することが可能となるため、貯水槽146内の水の使用量が増加して貯水量の減少速度が速くなった場合でも、貯水槽146を空にすることなく常に一定量以上の水を貯水することができるため、断水状態に陥ることがなく、水道水としての通常利用に不具合を生じることがない。
なお、光発電部10に温度センサを設け、太陽電池の温度が一定範囲を超えるとその信号がバルブ制御部152に送られ、流量を上げるように電動バルブ150を制御してもよい。
In this way, the valve control unit 152 can control the electric valve 150 to increase the flow rate when the water storage amount is less than the predetermined amount, and to decrease the flow rate when the water storage amount exceeds the predetermined amount. Even when the amount of water used in the water storage tank 146 increases and the rate of decrease in the water storage speed increases, a certain amount of water can always be stored without emptying the water storage tank 146. It does not fall into a state and does not cause a problem in normal use as tap water.
Note that a temperature sensor may be provided in the photovoltaic unit 10, and when the temperature of the solar cell exceeds a certain range, the signal is sent to the valve controller 152, and the electric valve 150 may be controlled to increase the flow rate.

また、家屋140内での水道水使用量が少なく、その結果、貯水槽146が満水に近づいてしまった場合、バルブ制御部152は水量センサ151からの電気信号に基いて流量を下げるあるいは0にするよう、電動バルブ150を制御する。この場合、光発電効率が低下しやすくなるため、このような事態を避けるように、十分な容量をもった貯水槽146を設置しておくことが好ましい。   Further, when the amount of tap water used in the house 140 is small, and as a result, the water storage tank 146 is almost full, the valve control unit 152 reduces the flow rate to zero based on the electrical signal from the water amount sensor 151. Thus, the electric valve 150 is controlled. In this case, since the photovoltaic power generation efficiency tends to be lowered, it is preferable to install a water storage tank 146 having a sufficient capacity so as to avoid such a situation.

(実施形態6)
図10は本発明の発電システムを備えた別の発電建造物を示す概略構成図である。
この発電建造物も、建造物に実施形態1〜4のいずれか1つの発電システムが設置されたものである。
この実施形態6も、発電システムを家屋140に設置した場合の例であるが、熱発電部20を家屋140の床下148に設置したことが実施形態5とは異なり、他の構成は概ね実施形態5と同様である。なお、図10において、図9中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing another power generation building provided with the power generation system of the present invention.
This power generation building is also a building in which any one of the power generation systems of Embodiments 1 to 4 is installed.
The sixth embodiment is also an example in the case where the power generation system is installed in the house 140. However, the fifth embodiment is different from the fifth embodiment in that the thermoelectric generator 20 is installed under the floor 148 of the house 140. Same as 5. In FIG. 10, the same elements as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.

この場合、熱発電部20の放熱器(図1参照)が、床下148の地面に接した状態および地中に埋め込まれた状態の少なくとも一方の状態で設置されている。
家屋140の床下148は、広い領域にわたって常に直射日光が当らない領域であり、床下148の地面は夏の日中でも比較的温度が上がりにくい。このため、放熱器から床下148の地面乃至地中に放熱することで高い放熱効果が得られ、効率的な熱発電を行うことができる。
In this case, the radiator (see FIG. 1) of the thermoelectric generator 20 is installed in at least one of a state in contact with the ground of the underfloor 148 and a state embedded in the ground.
The underfloor 148 of the house 140 is an area that is not always exposed to direct sunlight over a wide area, and the temperature of the ground of the underfloor 148 is relatively difficult to rise even during summer days. For this reason, a high heat dissipation effect is obtained by dissipating heat from the radiator to the ground or the ground below the floor 148, and efficient thermoelectric generation can be performed.

(他の実施形態)
1.実施形態1〜3のいずれか1つと実施形態4とを組み合わせて、裏面側と受光面側から太陽電池の冷却(熱吸収)を行ってもよい。
2.例えば、水道管からの水道水をポンプ装置にて屋上に設置された貯水槽へ供給する設備を備えた高層住宅の場合、そのポンプ装置および貯水槽を本発電システムに利用することができる。
3.実施形態4における透光性材料(例えば透明樹脂材料)からなる第1接触部の扁平箱形パイプ部には、その上面に同じ材料からなる複数のレンズ部がマトリックス状に形成されていてもよい。この場合、レンズ部を通過した集束光の焦点位置に太陽電池セルが配置されるように設計することが望ましい。
(Other embodiments)
1. Any one of Embodiments 1 to 3 may be combined with Embodiment 4 to cool (heat absorption) the solar cell from the back surface side and the light receiving surface side.
2. For example, in the case of a high-rise house equipped with facilities for supplying tap water from a water pipe to a water storage tank installed on the roof with a pump device, the pump device and the water storage tank can be used for the present power generation system.
3. In the flat box-shaped pipe portion of the first contact portion made of a translucent material (for example, a transparent resin material) in Embodiment 4, a plurality of lens portions made of the same material may be formed in a matrix on the upper surface. . In this case, it is desirable to design so that the solar battery cell is arranged at the focal position of the focused light that has passed through the lens unit.

10 光発電部
20 熱発電部
102 熱伝達板
110 太陽電池
120 熱電変換素子
120A 熱電変換モジュール
128 放熱器
121 p型半導体(熱電材)
122 n型半導体(熱電材)
123 導電膜
124 正電極
125 負電極
126 吸熱板材
126a 吸熱面
127 放熱板材
127a 放熱面
130 導水管
131、231、331、431 第1接触部
131A、231A、331A、431A フレーム部
131B、231B、331B、431B パイプ部
132 第2接触部
133 連結管部
143 接続端部
140 建造物(家屋)
141 屋根
142 パワーコンディショナー
143 電気配線
144 蓄電池
145 日よけ板
146 貯水槽
147 流量調整バルブ
148 床下
150 電動バルブ
151 水量センサ
152 バルブ制御部
W 水道管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Photoelectric generation part 20 Thermoelectric generation part 102 Heat transfer board 110 Solar cell 120 Thermoelectric conversion element 120A Thermoelectric conversion module 128 Radiator 121 P type semiconductor (thermoelectric material)
122 n-type semiconductor (thermoelectric material)
123 conductive film 124 positive electrode 125 negative electrode 126 heat absorption plate material 126a heat absorption surface 127 heat dissipation plate material 127a heat dissipation surface 130 water conduits 131, 231, 331, 431 first contact portions 131A, 231A, 331A, 431A frame portions 131B, 231B, 331B, 431B Pipe part 132 Second contact part 133 Connecting pipe part 143 Connection end part 140 Building (house)
141 roof 142 power conditioner 143 electric wiring 144 storage battery 145 sun plate 146 water tank 147 flow control valve 148 floor 150 electric valve 151 water sensor 152 valve control unit W water pipe

Claims (11)

太陽電池と、導水管と、熱電変換素子とを備え、
導水管は、加圧水を流通させる送水管と接続される接続端部と、接続端部よりも下流側で太陽電池に接触する第1接触部と、第1接触部よりも下流側で熱電変換素子と接触する第2接触部とを有し、
熱電変換素子は、第2接触部内を流れる水から熱を第2接触部を介して吸収して外部に放熱することにより発電するよう構成されたことを特徴とする発電システム。
A solar cell, a water conduit, and a thermoelectric conversion element;
The water conduit includes a connection end connected to a water pipe through which pressurized water is circulated, a first contact portion that contacts the solar cell downstream from the connection end, and a thermoelectric conversion element downstream from the first contact portion. A second contact portion that comes into contact with
The thermoelectric conversion element is configured to generate electricity by absorbing heat from water flowing in the second contact portion through the second contact portion and radiating heat to the outside.
前記送水管が水道管である請求項1に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1, wherein the water supply pipe is a water pipe. 前記導水管の第2接触部を通過した水を貯留する貯水槽をさらに備えた請求項1または2に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1 or 2, further comprising a water storage tank that stores water that has passed through the second contact portion of the water conduit. 前記第1接触部内を流れる水の流量を調整するよう導水管に配置された電動バルブと、前記貯水槽の貯水量を検出する水量センサと、水量センサからの電気信号に基いて電動バルブの開閉動作を制御するバルブ制御部とをさらに備え、
前記バルブ制御部は、前記貯水量が所定量より少ないと流量を増加させ、貯水量が所定量以上となると流量を低下させるよう電動バルブを制御する請求項3に記載の発電システム。
An electric valve disposed in the water conduit to adjust the flow rate of water flowing in the first contact portion, a water amount sensor for detecting the amount of water stored in the water storage tank, and opening and closing of the electric valve based on an electrical signal from the water amount sensor A valve control unit for controlling the operation,
The power generation system according to claim 3, wherein the valve control unit controls the electric valve to increase the flow rate when the water storage amount is less than a predetermined amount and to decrease the flow rate when the water storage amount exceeds a predetermined amount.
前記第1接触部が、太陽電池の受光面とは反対側の裏面に接触している請求項1〜4のいずれか1つに記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the first contact portion is in contact with a back surface opposite to a light receiving surface of the solar cell. 前記第1接触部が、透光性材料によって形成されて太陽電池の受光面に接触している請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the first contact portion is formed of a translucent material and is in contact with a light receiving surface of a solar cell. 前記熱電変換素子の放熱面に接触する放熱器をさらに備え、
前記放熱器は、大気中、地面および地中のうちの少なくとも1つに放熱するための放熱板部を有している請求項1〜6のいずれか1つに記載の発電システム。
A heat radiator that contacts the heat radiation surface of the thermoelectric conversion element;
The said heat radiator is a power generation system as described in any one of Claims 1-6 which has a heat sink part for radiating heat to at least 1 in the atmosphere, the ground, and the ground.
前記第2接触部が、熱電変換素子の吸熱面と密着する平坦面を有する請求項1〜7のいずれか1つに記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 7, wherein the second contact portion has a flat surface that is in close contact with the heat absorption surface of the thermoelectric conversion element. 前記熱電変換素子が2個以上備えられ、
前記第2接触部は、一対の前記平坦面を対向して有する扁平形に形成されており、一対の平坦面に一対の熱電変換素子の吸熱面が対向状に密着している請求項8に記載の発電システム。
Two or more thermoelectric conversion elements are provided,
The said 2nd contact part is formed in the flat shape which has a pair of said flat surface facing, The heat absorption surface of a pair of thermoelectric conversion element is closely_contact | adhered to a pair of flat surface in the opposing form. The power generation system described.
前記太陽電池と熱電変換素子とに配線を介して電気的に接続されたパワーコンディショナーをさらに備えた請求項1〜9のいずれか1つに記載の発電システム。   The power generation system according to any one of claims 1 to 9, further comprising a power conditioner electrically connected to the solar cell and the thermoelectric conversion element via a wiring. 屋根または屋上を有する建造物と、請求項1〜10のいずれか1つに記載の発電システムとを備え、
発電システムにおいて、太陽電池が前記屋根または屋上に傾斜状に設置されると共に、前記導水管の第1接触部は供給された水が下から上へ向かって流れるように構成された発電建造物。
A building having a roof or a roof, and the power generation system according to any one of claims 1 to 10,
In the power generation system, the solar battery is installed on the roof or the rooftop in an inclined shape, and the first contact portion of the water conduit is configured such that the supplied water flows from the bottom to the top.
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