JP2014105957A

JP2014105957A - 混成型ソーラーシステム

Info

Publication number: JP2014105957A
Application number: JP2012260869A
Authority: JP
Inventors: Takumi Nishiyama; 拓未西山; Satoshi Akagi; 智赤木; Fumitake Unezaki; 史武畝崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】本発明は、通常の太陽光発電パネルと冷却機能をもつ複合型発電パネルとを組合わせることにより、発電効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】混成型ソーラーシステムは、太陽光発電が可能な太陽光発電パネル１１と、太陽光発電及び太陽光の集熱を実行することが可能な太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２と、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の集熱回路１２Ａに熱媒体を流通させる熱輸送配管１３とを備える。太陽光発電パネル１１の側面部と、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の側面部とは、例えば面接触した状態で隙間なく密着され、相互の熱伝導が可能となるように接続されている。これにより、冷却機能を備えていない太陽光発電パネル１１の熱を太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２に効率よく伝導させ、太陽光発電パネル１１を冷却して発電効率を向上させることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルと呼ばれる複合型発電パネルを搭載し、太陽光発電及び太陽熱の集熱を行うことが可能な混成型ソーラーシステムに関する。

従来技術として、例えば特許文献１に記載されているように、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルと太陽熱集熱器とを組合わせた混成型ソーラーシステムが知られている。太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルは、太陽光を受けて発電するパネル状の太陽電池と、太陽電池の背面に設けられた集熱回路とを備えており、水、不凍液等の熱媒体を前記集熱回路に流通させることにより太陽熱を集熱する機能を有している。

一方、太陽熱集熱器は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルと隣接して配置されると共に、当該パネルよりも高い集熱効率を有している。そして、太陽熱集熱器は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルにより生成された低温の湯を加熱して高温の湯を生成する。これにより、従来技術では、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルにより太陽光から電気エネルギと熱エネルギとを取得すると共に、当該パネルの熱を利用して太陽熱集熱器により更に熱エネルギを取得し、太陽光エネルギの利用効率を向上させるようにしている。

特開２００２−２９５９１１号公報

上述した従来技術では、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルと太陽熱集熱器とを用いて熱エネルギを高い効率で取得することができる。但し、熱エネルギの用途は、給湯及び暖房用の温水生成等に限定されるので、汎用性が高い太陽光発電の効率をより向上させたいという要求がある。しかしながら、太陽熱集熱器は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルよりも高温となるので、従来技術のように両者を隣接させると、太陽熱集熱器から太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルに熱が伝導し、当該パネルが高温となって発電効率が低下するという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、通常の太陽光発電パネルと冷却機能をもつ複合型発電パネルとを組合わせることにより、発電効率を向上させることが可能な混成型ソーラーシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る混成型ソーラーシステムは、太陽光発電が可能なパネル状の太陽電池を用いて形成された太陽光発電パネルと、太陽電池と当該太陽電池の背面に配置された集熱機構とを有し、集熱機構により太陽電池の熱を集熱する複合型発電パネルと、を備え、太陽光発電パネルの側面部と複合型発電パネルの側面部とを相互の熱伝導が可能となるように接続する構成としたものである。

本発明によれば、太陽光発電パネルと複合型パネルとを相互の熱伝導が可能となるように接続することで、冷却機能を備えていない太陽光発電パネルの熱を複合型パネルに効率よく伝導させることができる。これにより、複合型パネルの冷却機能を利用して太陽光発電パネルを冷却し、太陽光発電パネルの発電効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１において、混成型ソーラーシステムの構成の一例を概略的に示す構成図である。混成型ソーラーシステムが２枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例を示す構成図である。混成型ソーラーシステムが３枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例をそれぞれ示す構成図（ａ），（ｂ），（ｃ）である。混成型ソーラーシステムが４枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例をそれぞれ示す構成図（ａ），（ｂ）である。混成型ソーラーシステムが４枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例をそれぞれ示す構成図（ａ），（ｂ）である。混成型ソーラーシステムが５枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例を示す構成図である。混成型ソーラーシステムが６枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例をそれぞれ示す構成図（ａ），（ｂ）である。混成型ソーラーシステムが７枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例を示す構成図である。混成型ソーラーシステムが８枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える構成において、異種のパネル同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例を示す構成図である。図１，図９に示す混成型ソーラーシステムをそれぞれ中央部で破断した断面図（ａ），（ｂ）である。本発明の実施の形態１による太陽光発電パネルの１日の温度変化を、従来と比較して示す特性線図である。本発明の実施の形態２による混成型ソーラーシステムを、中央部で破断した断面図である。混成型ソーラーシステムの各パネルが熱変形する状態を模式的に示す断面図（ａ），（ｂ）である。本発明の実施の形態３において、混成型ソーラーシステムを水平面に対して傾斜させた状態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。本発明の実施の形態４において、３枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える混成型ソーラーシステムの一例を示す構成図である。図１５に示す混成型ソーラーシステムを水平面に対して傾斜させた状態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。本発明の実施の形態５において、３枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える混成型ソーラーシステムの一例を示す構成図である。図１７に示す混成型ソーラーシステムを水平面に対して傾斜させた状態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。本発明の実施の形態６において、６枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える混成型ソーラーシステムの一例を示す構成図である。図１９に示す混成型ソーラーシステムを水平面に対して傾斜させた状態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。本発明の実施の形態７による混成型ソーラーシステムの太陽光発電パネル、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル、熱輸送配管及び架台を部分的に分解した状態で示す分解斜視図である。

実施の形態１．
以下、図１乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。図１は、本発明の実施の形態１において、混成型ソーラーシステムの構成の一例を概略的に示す構成図である。本実施の形態の混成型ソーラーシステムは、太陽光発電パネル１１と、複合型発電パネルとしての太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２と、熱輸送配管１３と、図示しない架台とを備えている。なお、図１では、混成型ソーラーシステムを、８枚の太陽光発電パネル１１と、１枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２とにより構成した場合を例示している。

太陽光発電パネル１１は、太陽光を受けて発電する太陽電池を用いて四角形のパネル状に形成されている。なお、太陽電池は、複数の太陽電池セルを平板状に並べることにより構成してもよい。太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２は、太陽光発電及び太陽熱の集熱を行うもので、例えば太陽光発電パネル１１の太陽電池と同様の構成及び形状を有する太陽電池と、この太陽電池の背面に配置された集熱機構としての集熱回路１２Ａとを備えている。集熱回路１２Ａは、例えば水、不凍液等の熱媒体が流通するクランク状の流路として形成され、太陽電池の背面全体にわたって延在している。集熱回路１２Ａは、熱媒体を利用して太陽電池の熱を集熱するものである。

一方、熱輸送配管１３は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の集熱回路１２Ａと、外部の熱交換器（図示せず）との間で熱媒体を循環させるもので、分配配管１３Ａと集約配管１３Ｂとを備えている。分配配管１３Ａは、集熱回路１２Ａの流入側に接続され、集約配管１３Ｂは、集熱回路１２Ａの流出側に接続されている。なお、複数の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２が存在する場合において、分配配管１３Ａは、各パネル１２の集熱回路１２Ａに熱媒体を分配し、集約配管１３Ｂは、各パネル１２の集熱回路１２Ａから熱媒体を集約する。また、図１では、分配配管１３Ａと集約配管１３Ｂとを混成型ソーラーシステムの外縁部に沿って配置した場合を例示している。

次に、太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の配置及び接続について説明する。以下の説明では、必要に応じて、太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２とを総称して「パネル１１，１２」と表記するものとする。パネル１１，１２は、例えば建物の屋根面と平行に延びた平面である配置面上に並べて配置され、全体として四角形の平板状に組立てられている。そして、パネル１１，１２は、その背面に取付けられた架台により一体化されている。

また、太陽光発電パネル１１の側面部と、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の側面部とは、例えば面接触した状態で隙間なく密着され、相互の熱伝導が可能となるように接続されている。さらに、パネル１１，１２の配置パターンは、当該配置パターンに応じて変化するパネル１１，１２同士の総接触面積が最大となるように設定されている。ここで、総接触面積とは、太陽光発電パネル１１の側面部と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の側面部とが互いに接触する面積を全てのパネル１１，１２について合計した値であり、両者が熱伝導可能に接続された部分の総接続面積に対応している。

具体的に述べると、パネル１１，１２の配置パターンは、太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２とが可能な限り交互に配置されるように、即ち、パネル１１同士及びパネル１２同士が可能な限り隣接しないように設定されている。ここで、図２は、混成型ソーラーシステムが２枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成において、異種のパネル１１，１２同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例を示す構成図である。また、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ）は、混成型ソーラーシステムが３枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成、図４（ａ），図４（ｂ）及び図５（ａ），図５（ｂ）は、混成型ソーラーシステムが４枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成、図６は、混成型ソーラーシステムが５枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成、図７（ａ），図７（ｂ）は、混成型ソーラーシステムが６枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成、図８は、混成型ソーラーシステムが７枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成、図９は、混成型ソーラーシステムが８枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を備える構成において、それぞれ異種のパネル１１，１２同士の総接触面積が最大となる配置パターンの具体例を示す構成図である。なお、本実施の形態では、図１乃至図８に示す構成の何れを採用してもよい。

上述したように、混成型ソーラーシステム全体において、異種のパネル１１，１２同士の総接触面積が最大となるようにパネル１１，１２の配置パターンを設定することにより、パネル１１，１２間の熱伝導性を最大限に向上させることができる。これにより、パネル１１，１２間の良好な熱伝導性に起因する後述の各種効果を、顕著に発揮することができる。特に、上記図２〜図９に示すように、太陽光発電パネル１１及び太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を複数枚ずつ備える場合には、両者の配置面上において、パネル１１，１２のうち一方のパネルが他方のパネルの両側に配置され、また、他方のパネルも一方のパネルの両側に配置されるように構成するのが好ましい。これにより、パネル１１，１２同士の総接触面積を効率よく増加させることができ、パネル１１，１２間の熱伝導性を最大限に確保することができる。なお、本発明では、必ずしも両方のパネル１１，１２を相手方のパネルの両側に配置する必要はなく、例えば図３（ａ）に示すように、一方のパネルのみが他方のパネルの両側に配置される構成でもよい。

次に、本実施の形態による混成型ソーラーシステムの作動について説明する。太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２とは、それぞれ太陽光を受けることにより発電する。また、熱輸送配管１３の分配配管１３Ａにより分配された熱媒体は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の集熱回路１２Ａを流通した後に、集約配管１３Ｂにより集約される。このとき、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の熱は、熱媒体により集熱されて外部に輸送されるので、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２は、太陽光発電パネル１１よりも低温状態に保持される。

これにより、互いに隣接した太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２との間には、例えば図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように、密着状態の側面部を介して良好な熱伝導が生じ、太陽光発電パネル１１の熱は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２へと速やかに移動する。ここで、図１０（ａ）は、図１に示す混成型ソーラーシステムを中央部で破断した断面図である。また、図１０（ｂ）は、図９に示す混成型ソーラーシステムを中央部で破断した断面図である。なお、本実施の形態では、図１０（ａ），図１０（ｂ）に示す構成の何れを採用してもよい。

このように、本実施の形態によれば、互いに隣接したパネル１１，１２の側面部を密着させることで、冷却機能を備えていない太陽光発電パネル１１の熱を太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２に効率よく伝導させることができる。図１１は、本発明の実施の形態１による太陽光発電パネルの１日の温度変化を、従来と比較して示す特性線図である。ここで、従来の太陽光発電パネルとは、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２が熱伝導可能に接続されていない太陽光発電パネルを意味している。本実施の形態では、図１１に示すように、従来と比較して太陽光発電パネル１１の温度を低下させることができ、この温度低下量は、太陽光発電パネル１１が１日中で最も高温となる正午前後に大きくなる。一方、太陽光発電パネル１１の発電効率は、同一の日射量に対してパネルの温度が低いほど向上する。従って、特に日照量が増加する正午前後において、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の冷却機能を利用して太陽光発電パネル１１も冷却することができ、太陽光発電パネル１１の発電効率を向上させることができる。

しかも、本実施の形態によれば、１日における太陽光発電パネル１１の温度変化量ΔＴを従来の温度変化量ΔＴ′と比較して抑制することができる。これにより、太陽光発電パネル１１に使用されているＥＶＡ、タブ線、バックシート、端子ボックス等の構成部品を熱サイクルによる劣化から保護し、耐久性を向上させることができる。また、パネル１１，１２間の熱伝導性が向上することで、熱媒体を介して外部に輸送される熱量を増加させることができ、システム全体の冷却効率を高めて総発電量を増加させることができる。そして、熱媒体による熱の輸送先である蓄熱機器、熱交換器等においては、高温水を効率よく生成し、給湯及び暖房の利便性を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、図１２及び図１３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図１２は、本発明の実施の形態２による混成型ソーラーシステムを、中央部で破断した断面図である。この図に示すように、本実施の形態は、太陽光発電パネル１１の側面部と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の側面部との間に接続部材１４を介在させることを特徴としている。接続部材１４は、高い熱伝導性を有する弾性体、接着材等により構成されている。そして、接続部材１４は、互いに隣接したパネル１１，１２の側面部に隙間なく密着し、当該側面部を熱伝導可能に接続している。また、接続部材１４は、パネル１１，１２の外形状に合わせて変形し、パネル１１，１２の熱変形を吸収するように構成されている。

ここで、図１３（ａ）は、混成型ソーラーシステムの各パネル１１，１２が高温時に熱膨張する状態を示す断面図であり、図１３（ｂ）は、各パネル１１，１２が低温時に熱収縮する状態を示す断面図である。太陽光発電パネル１１及び複合型発電パネル１２は、図１３（ａ）に示すように、夏季及び日照時間帯等に高温となって熱膨張し、過度に密着した状態となる場合がある。この場合には、パネル１１，１２に亀裂、ひび割れ等の損傷が生じ易くなる。一方、冬季及び夜間等には、図１３（ｂ）に示すように、各パネル１１，１２が低温となって熱収縮し、パネル１１，１２の間に隙間が生じて熱伝導性が低下する場合がある。

これに対し、本実施の形態によれば、接続部材１４によりパネル１１，１２間の密着性を適度に確保することができる。そして、接続部材１４は、温度環境に関係なくパネル１１，１２間の熱伝導性を良好に保持すると共に、高温時の熱膨張によるパネル１１，１２の損傷を防止することができる。なお、パネル１１，１２の間に介在させる接続部材１４としては、金属材料（好ましくは、パネル１１，１２よりも軟質な金属材料）を用いてもよい。

実施の形態３．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２とを配置する配置面を水平面に対して傾斜させると共に、前記配置面上において太陽光発電パネル１１を太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の上側及び下側にそれぞれ配置する構成としている。ここで、図１４（ａ）は、混成型ソーラーシステムを屋根面と平行に傾斜させた場合の断面図であり、図１４（ｂ）は、混成型ソーラーシステムを屋根面と異なる角度に傾斜させた場合の断面図である。なお、本実施の形態では、図１４（ａ），図１４（ｂ）に示す構成の何れを採用してもよい。

まず、図１４（ａ）に示す構成について説明すると、パネル１１，１２の配置面は、例えば建物の屋根面と平行に設定され、水平面に対して傾斜している。日照が生じると、屋根の上には、太陽熱により屋根の下方から上方に向けて空気の対流が発生する。この結果、例えば下側の太陽光発電パネル１１と屋根面との間に存在する温度Ｔ℃の空気は、前記対流により太陽光発電パネル１１の外側、即ち、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の背面に上昇しつつ、その温度が（Ｔ＋α）℃に昇温される。この結果、太陽光発電パネル１１は熱を放出することになるので、パネルの温度が低下する。

従って、パネル１１，１２の配置面を屋根面に沿って傾斜させ、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を太陽光発電パネル１１の上側に配置すれば、日照時には、屋根の上に生じる空気の対流を利用して下側の太陽光発電パネル１１から上側の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２に熱を放出させることができる。これにより、下側の太陽光発電パネル１１を効率よく冷却し、その発電量を増加させることができる。また、下側の太陽光発電パネル１１は、傾斜した混成型ソーラーシステム全体のうちで比較的低温となる低い位置に保持されているので、これによっても下側の太陽光発電パネル１１の温度上昇を抑制することができる。

一方、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の背面で温度（Ｔ＋α）℃まで昇温した空気は、集熱回路１２Ａの機能により温度（Ｔ＋α−β）℃まで冷却されると共に、空気の対流により更に移動して上側の太陽光発電パネル１１の背面に到達する。従って、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を太陽光発電パネル１１の下側に配置した場合にも、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の位置で冷却された空気を、屋根上の対流を利用して上側の太陽光発電パネル１１の周囲に到達させることができる。これにより、上側の太陽光発電パネル１１を効率よく冷却し、その発電量を増加させることができる。

また、本実施の形態でも、実施の形態１で説明したように、互いに密着した太陽光発電パネル１１から太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２に熱伝導が生じる。このため、上側の太陽光発電パネル１１は、比較的高温となる高い位置に保持された状態でも、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２により熱を吸収されることで冷却効率が高くなり、発電量を増加させることができる。

次に、図１４（ｂ）に示す構成について説明すると、混成型ソーラーシステムは、例えば架台１５を用いて水平な屋根の上にパネル１１，１２を傾斜した状態で配置されている。ここで、上側の太陽光発電パネル１１は、図１４（ａ）に示す構成と比較して屋根面との離間距離が増加するので、屋根面から受ける輻射熱が減少し、また、屋根面との間に風が通り易くなる。この結果、上側の太陽光発電パネル１１の温度をより低下させ、発電量を増加させることができる。

一方、本実施の形態では、例えば積雪時において、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の集熱回路１２Ａを循環する熱媒体の温度が外気温よりも高い場合に、熱媒体の循環量を増加させる等の処理を行うのが好ましい。これにより、熱媒体からパネル１１，１２への放熱を促進し、融雪を効率よく実行することができる。特に、パネル１１，１２は、前述したように熱伝導可能に密着されているので、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２から太陽光発電パネル１１に熱を速やかに伝達し、パネル１１，１２全体の融雪機能を向上させることができる。また、この融雪処理を日照時間の以前に予め実行しておくことにより、日照時間帯にパネル１１，１２の表面が雪で覆われるのを防止し、積雪後の環境でも太陽光発電を効率よく行うことができる。

実施の形態４．
次に、図１５及び図１６を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、パネル１１，１２を傾斜させて配置した配置面上において、太陽光発電パネル１１を太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の上側のみに配置する構成としている。ここで、図１５は、本発明の実施の形態４において、３枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える混成型ソーラーシステムの一例を示す構成図である。図１６（ａ）は、図１５に示す混成型ソーラーシステムを屋根面と平行に傾斜させた場合の断面図であり、図１６（ｂ）は、図１５に示す混成型ソーラーシステムを屋根面と異なる角度に傾斜させた場合の断面図である。なお、本実施の形態では、図１６（ａ），図１６（ｂ）に示す構成の何れを採用してもよい。

まず、図１６（ａ）に示す構成について説明すると、パネル１１，１２の配置面は、例えば建物の屋根面と平行に設定され、水平面に対して傾斜している。また、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２は、混成型ソーラーシステムの設置面上において最下部、即ち、全ての太陽光発電パネル１１よりも下側に配置されている。この構成によれば、前記実施の形態３の場合とほぼ同様の作用効果を得ることができる。即ち、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２は、混成型ソーラーシステムの上下方向の中間位置にある太陽光発電パネル１１から熱が良好に伝導するので、この太陽光発電パネル１１を効率よく冷却して発電量を増加させることができる。

また、熱媒体は、太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２と比較して低温となっている。このため、空気の対流により混成型ソーラーシステムの下側から流入する温度Ｔ℃の空気は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の背面において、集熱回路１２Ａにより例えば温度（Ｔ−β）℃まで冷却され、混成型ソーラーシステムの中間位置及び上部側に配置された太陽光発電パネルの背面に到達する。これにより、太陽光発電パネル１１の冷却効率を更に高めることができる。

次に、図１６（ｂ）に示す構成について説明すると、混成型ソーラーシステムは、例えば架台１５を用いて水平な屋根の上にパネル１１，１２を傾斜した状態で配置されている。この構成によれば、図１６（ａ）の構成により得られる効果に加えて、中間位置及上部側の太陽光発電パネル１１と屋根面との間の通気性を高め、太陽光発電パネル１１の冷却効率を更に向上させることができる。

実施の形態５．
次に、図１７及び図１８を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態では、パネル１１，１２を傾斜させて配置した配置面上において、太陽光発電パネル１１を太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の下側のみに配置する構成としている。ここで、図１７は、本発明の実施の形態５において、３枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える混成型ソーラーシステムの一例を示す構成図である。図１８（ａ）は、図１７に示す混成型ソーラーシステムを屋根面と平行に傾斜させた場合の断面図であり、図１８（ｂ）は、図１７に示す混成型ソーラーシステムを屋根面と異なる角度に傾斜させた場合の断面図である。なお、本実施の形態では、図１８（ａ），図１８（ｂ）に示す構成の何れを採用してもよい。

まず、図１８（ａ）に示す構成について説明すると、パネル１１，１２の配置面は、例えば建物の屋根面と平行に設定され、水平面に対して傾斜している。また、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２は、混成型ソーラーシステムの設置面上において最上部、即ち、全ての太陽光発電パネル１１よりも上側に配置されている。この構成によれば、前記実施の形態３の場合とほぼ同様に、中間位置にある太陽光発電パネル１１の熱を吸収することができる。また、混成型ソーラーシステム全体のうちで比較的低温となる低位置に太陽光発電パネル１１を配置するので、当該パネルを高位置に配置する場合と比較して太陽光発電パネル１１の温度を低下させ、発電効率を向上させることができる。また、熱媒体は、太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２と比較して低温となっている。このため、上部側に配置された太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の集熱回路１２Ａでは、空気が冷却されることにより下降気流が発生する。この下降気流により、中間位置及び下部側の太陽光発電パネル１１を効率的に冷却することができる。

一方、図１８（ｂ）に示す構成では、混成型ソーラーシステムが架台１５を用いて屋根上に配置されているので、中間位置の太陽光発電パネル１１及び上部側の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２と屋根面との間の通気性を高めることができる。従って、前記実施の形態４で例示した図１６（ｂ）の場合とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

実施の形態６．
次に、図１９及び図２０を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態では、パネル１１，１２を傾斜させて配置した配置面上において、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２を太陽光発電パネル１１の上側及び下側にそれぞれ配置する構成としている。ここで、図１９は、本発明の実施の形態６において、６枚の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネルを備える混成型ソーラーシステムの一例を示す構成図である。図２０（ａ）は、図１９に示す混成型ソーラーシステムを屋根面と平行に傾斜させた場合の断面図であり、図２０（ｂ）は、図１９に示す混成型ソーラーシステムを屋根面と異なる角度に傾斜させた場合の断面図である。なお、本実施の形態では、図２０（ａ），図２０（ｂ）に示す構成の何れを採用してもよい。

まず、図２０（ａ）に示す構成では、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２が混成型ソーラーシステムの設置面上において最上部及び最下部に配置され、太陽光発電パネル１１は、最上部と最下部との間の中間位置に配置されている。この構成によれば、中間位置にある太陽光発電パネル１１の熱を、低位置及び高位置から密着した両側の太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２に伝導させることができる。また、前記実施の形態４で例示した図１６（ａ）の場合とほぼ同様に、混成型ソーラーシステムの下側から流入する空気により、中間位置の太陽光発電パネル１１を冷却することができる。これにより、太陽光発電パネル１１の冷却効率を顕著に向上させ、発電効率を向上させることができる。

一方、図２０（ｂ）に示す構成では、混成型ソーラーシステムが架台１５を用いて屋根上に配置されているので、前記実施の形態４で例示した図１６（ｂ）の場合とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

実施の形態７．
次に、図２１を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態では、太陽光発電パネル１１及び太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２の背面側に連結部材としての架台１６を設け、この架台の内部に熱輸送配管１３を配置する構成としている。図２１は、本発明の実施の形態７による混成型ソーラーシステムの太陽光発電パネル、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル、熱輸送配管及び架台を部分的に分解した状態で示す分解斜視図である。なお、図２１は、混成型ソーラーシステムを構成する全てのパネル１１，１２のうちの一部（２枚）と、架台１６の一部のみを例示している。

架台１６は、例えば互いに直交する方向に細長く延びた縦架台１７及び横架台１８を備えている。縦架台１７及び横架台１８は、例えば略コ字状に屈曲した細長い金属板等により構成され、中空な枠体として形成されている。そして、縦架台１７と横架台１８とは、例えば格子状に組立てられた状態で、パネル１１，１２の背面に取付けられ、これらの背面に沿って延在している。これにより、架台１６は、全てのパネル１１，１２を平面状に組合わせた状態で一体化している。また、縦架台１７及び横架台１８の内部には、熱輸送配管１３の分配配管１３Ａ及び集約配管１３Ｂが収納されている。分配配管１３Ａと集約配管１３Ｂとは、縦架台１７及び横架台１８の長さ方向に伸長している。

このように構成される本実施の形態によれば、熱輸送配管１３と架台１６とを重ね合わせた状態でパネル１１，１２の背面に取付けることができる。これにより、熱輸送配管１３及び架台１６がそれぞれ異なる位置でパネル１１，１２の背面に取付けられる状態を回避することができる。即ち、パネル１１，１２の背面のうちで熱輸送配管１３及び架台１６により覆われる部分の面積を小さく抑制することができ、当該背面の露出面積を増加させてパネル１１，１２の放熱性を向上させることができる。

なお、前記実施の形態１乃至６では、例えば９枚のパネル１１，１２を備えた混成型ソーラーシステムを例示した。しかし、本発明はこれに限らず、混成型ソーラーシステムを構成する太陽光発電パネル１１と太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル１２との総枚数、パネル１１，１２の個々の枚数及び両者の配置パターンは、任意に設定してよいものである。

また、前記実施の形態１乃至７では、それぞれ個別の構成を例示したが、本発明はこれに限らず、実施の形態１乃至７に示した構成のうち、組合わせ可能な複数の構成を組合わせることにより、本発明の混成型ソーラーシステムを実現してもよい。

１１太陽光発電パネル，１２太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル（複合型発電パネル），１２Ａ集熱回路（集熱機構），１３熱輸送配管，１３Ａ分配配管，１３Ｂ集約配管，１４接続部材，１５，１６架台（連結部材），１７縦架台，１８横架台

Claims

太陽光発電が可能なパネル状の太陽電池を用いて形成された太陽光発電パネルと、
前記太陽電池と当該太陽電池の背面に配置された集熱機構とを有し、前記集熱機構により前記太陽電池の熱を集熱する複合型発電パネルと、を備え、
前記太陽光発電パネルの側面部と前記複合型発電パネルの側面部とを相互の熱伝導が可能となるように接続する構成とした混成型ソーラーシステム。
前記太陽光発電パネルと前記複合型発電パネルとの配置パターンに応じて変化する当該パネル同士の総接続面積が最大となるように前記配置パターンを設定する構成としてなる請求項１に記載の混成型ソーラーシステム。
前記太陽光発電パネルと前記複合型発電パネルのうち少なくとも一方のパネルを複数枚備え、他方のパネルを構成する１枚のパネルの両側に前記一方のパネルをそれぞれ配置する構成としてなる請求項１または２に記載の混成型ソーラーシステム。
前記太陽光発電パネルと前記複合型発電パネルとを配置する配置面を水平面に対して傾斜させる構成とし、前記配置面上において前記一方のパネルを前記他方のパネルの上側及び下側にそれぞれ配置する構成としてなる請求項３に記載の混成型ソーラーシステム。
前記太陽光発電パネルと前記複合型発電パネルとを配置する配置面を水平面に対して傾斜させる構成とし、前記配置面上において前記複合型発電パネルを前記太陽光発電パネルの上側に配置する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の混成型ソーラーシステム。
前記太陽光発電パネルと前記複合型発電パネルとを配置する配置面を水平面に対して傾斜させる構成とし、前記配置面上において前記複合型発電パネルを前記太陽光発電パネルの下側に配置する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の混成型ソーラーシステム。
前記太陽光発電パネルの側面部と前記複合型発電パネルの側面部とは、熱伝導性を有する材料を介して接続する構成としてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の混成型ソーラーシステム。
前記複合型発電パネルの集熱機構を構成し、前記太陽電池の背面側に熱媒体を流通させる集熱回路と、
前記太陽光発電パネル及び前記複合型発電パネルの背面に沿って延在し、該各パネルを連結する連結部材と、
前記連結部材の内部に配置され、前記集熱回路と外部との間で前記熱媒体を循環させる熱輸送配管と、
を備えてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の混成型ソーラーシステム。