JP2016067174A

JP2016067174A - 給湯機能付太陽光発電外壁パネル

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Publication number: JP2016067174A
Application number: JP2014196051A
Authority: JP
Inventors: 努力塩入; Tsutomu Shioiri
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP5898745B1

Abstract

【課題】簡易な構造により、提供コストが安価で、かつ、故障発生リスクを低減させ、さらには、日照時間が短い冬場であっても十分な温水が供給可能な給湯機能付太陽光発電外壁パネルを提供する。
【解決手段】底板１２と側壁１４とを有し、底板１２と側壁１４の内表面に反射膜１５が形成されたケース１０と、ケース１０の開口部１６を閉塞する太陽光発電パネル３０と、ケース１０の内部空間を高さ方向に仕切る仕切板１８と、始端部２４と終端部２６をケース１０の外表面に開口させて底板１２と仕切板１８の間に配設された吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂとを具備し、仕切板１８には吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂの配設側表面に第２反射膜が配設され、第２反射膜と仕切板１８とを貫通する貫通孔１９が複数穿設されている給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００である。
【選択図】図５

Description

本発明は給湯機能付太陽光発電外壁パネルに関する。

地下資源の枯渇や地球温暖化を防止するため、発電用の燃料が不要であり、かつ、発電時における二酸化炭素を排出しない発電装置の提供が強く望まれている。このような発電装置としてはいわゆる自然エネルギを用いた発電方法があり、具体的には太陽光発電装置、風力発電装置、マイクロ水力発電装置等が知られている。これら自然エネルギによる発電装置のうち、近年では太陽光発電装置が広く流通している。

このような太陽光発電装置に関する先行技術としては、特許文献１に開示されている構成が知られている。
特許文献１には、太陽光から直接電力を取り出すための太陽電池モジュールと、太陽光から熱エネルギを取り出すための集熱パネルとの組み合わせからなる光発電−集熱ハイブリッドパネルであって、集熱パネルには、ハイブリッドパネルの外部に設けた外部熱受容部から循環させた外部二次冷媒と、所定の熱交換部にて熱的に接触し、太陽光から吸収した熱を外部二次冷媒に与えるための内部一次冷媒が予め封入されているものであり、太陽光エネルギを用いて電力と温水の供給を可能にしたものである。

特許第３５８３８７１号公報

特許文献１にかかる太陽光発電−集熱ハイブリッドパネルは構成が複雑であるため、パネル製造コストが高騰し、普及の足かせになるといった課題がある。また、パネル構造が複雑であるが故に、故障発生リスクが高いといった課題もある。さらには、熱交換を行う部分の構造が複雑であるため日照時間が短い冬場等における温水の生成功率が低くなるという課題もある。

そこで本発明は、簡易な構造により、提供コストが安価で、かつ、故障発生リスクを低減させ、さらには、日照時間が短い冬場であっても十分な温水が供給可能な給湯機能付太陽光発電外壁パネルの提供を主たる目的としている。

上記課題を解決するために本発明者は鋭意研究を行った結果、以下の構成に想到した。
すなわち、底板と、該底板の外周縁位置から起立する側壁とを有し、少なくとも前記底板の内表面に反射膜が形成されたケースと、前記ケースの開口部を閉塞する配置で前記ケースに配設された太陽光発電パネルと、前記ケースの内部空間を前記側壁の高さ方向に仕切る仕切板と、始端部と終端部とを前記ケースの外表面に開口させた状態で前記底板と前記仕切板との間に配設された吸熱用水供給パイプと、を具備し、前記仕切板には、前記吸熱用水供給パイプが配設されている側の表面に第２反射膜が配設されていると共に、当該第２反射膜と前記仕切板とを厚さ方向に貫通する貫通孔が複数穿設されていることを特徴とする給湯機能付太陽光発電外壁パネルである。

これにより、給湯機能付太陽光発電外壁パネルを簡易な構成にすることができる。また太陽光発電はもちろんのこと、仕切板の貫通孔を通過した太陽光による熱エネルギにより吸熱用水供給パイプを効率的に加熱させることができるので、日照時間が短くなる冬場であっても十分な温水の供給が可能になる。

また、前記吸熱用水供給パイプは、配設高さ位置を異にした上下二段配置で配設されていることが好ましい。

これにより吸熱用水供給パイプの配設延長を伸ばすことができ、吸熱用水供給パイプによる吸熱機会が増加することになるので、日照時間が短い冬場等においても確実に水を加熱することができる。

また、前記吸熱用水供給パイプは、下段における前記吸熱パイプの蛇行線形と、上段における前記吸熱用水供給パイプの蛇行線形とが水平面内において直交していることが好ましい。

これにより、下段の吸熱用水供給パイプが上段の吸熱用水供給パイプによって陰になる部分を可及的に少なくすることができ、吸熱機会の損失を最小限に抑えることができる。

また、前記反射膜は、前記ケースの内表面に塗布された断熱用塗装面の表面に配設されていることが好ましい。

これにより、吸熱用水供給パイプが配設されているケースの内部空間の温度低下を防ぐことができ、吸熱用水供給パイプによるマイナスの吸熱（吸熱用水供給パイプ内の水温を下げる吸熱）を防止することができる。このような構造は特に寒冷地において好都合である。

また、前記ケースの外表面には、前記ケースどうしを連結させるための連結具が配設されていることが好ましく、前記ケースどうしを連結させた際に、一方の前記ケースに配設された前記連結具と、他方の前記ケースに配設された前記連結具とが厚さ方向に重なり合う高さ位置に配設されていることがさらに好ましい。

これらにより、隣接する給湯機能付太陽光発電外壁パネルどうしの連結を容易に行うことができる。

また、前記側壁には、水抜孔が穿設されていることが好ましい。

これにより、建物の外壁として使用した際においてケース内に雨水等が進入した場合であっても、ケース外に即座に排水することができ、ケースの内部空間に収容した太陽光発電パネル等の破損を防止することができる。

また、前記仕切板は、前記太陽光発電用電池が配設されている側の表面が黒色塗装されていることが好ましい。

これにより、給湯機能付太陽光発電外壁パネルの外方への太陽光の反射が防止されるため、給湯機能付太陽光発電外壁パネルの近くを通行する際における眩惑を防止することができる。

本発明にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルによれば、建物の外壁パネルに太陽光発電パネルと給湯部の一部である吸熱用水供給パイプとを簡易な構成により一体化しているので、効率的に太陽光エネルギを利用することができる給湯機能付太陽光発電外壁パネルを安価に提供することができる。また内部構造が簡易であるから故障発生リスクも低く、メンテナンス頻度が低い使い勝手が良好な給湯機能付太陽光発電外壁パネルを提供することができる。
そして、本願発明にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルを建物の外壁材として用いることで、建物の建設施工コストを低減させることも可能であることに加え、職人でなくても建物を構築することができ、将来の職人不足による建物工事の滞りを防止することもできる。ここでいう建物とは、一般住宅はもちろんのこと、工場等に代表される建築構造物や空港や橋梁等に代表される土木構造物も含んだ概念である。

第１実施形態にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルの斜視図である。図１内の２−２線における断面図である。図１内の３−３線における断面図である。第１実施形態にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルの各構成を分解した状態を示す分解斜視図である。第２実施形態にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルの分解斜視図である。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルの実施形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図４に示すように、本実施形態にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００は、底板１２と、底板１２の外周縁位置から起立する側壁１４とを有し、底板１２および側壁１４の内表面にそれぞれ反射膜１５が形成されたケース１０と、ケース１０の開口部１６を閉塞する配置でケース１０に配設された太陽光発電パネル３０と、側壁１４を高さ方向に二分する仕切板１８と、底板１２と仕切板１８との間に配設された吸熱用水供給パイプ２０と、を有している。

本実施形態における底板１２および側壁１４の内表面には断熱用塗装面１２Ａ，１４Ａが形成されている。反射膜１５は断熱用塗装面１２Ａ，１４Ａの表面に積層させた状態で配設されている。特に側壁１４の内表面に配設される反射膜１５については、仕切板１８よりも下側となる範囲にのみ配設されていればよい。

また、側壁１４に配設された仕切板１８により、ケース１０の内部空間１７は高さ方向に二分割されている。仕切板１８の底板１２側の面（仕切板１８の下面）には第２反射膜１８Ａが配設されている。仕切板１８には第２反射膜１８Ａと仕切板１８を板厚方向に貫通する貫通孔１９が所要間隔をあけた状態で複数穿設されている。また、仕切板１８の太陽光発電パネル３０側（仕切板１８の上面）は黒色塗装が施されている。

本実施形態におけるケース１０は、仕切板１８により仕切られた下側内部空間１７Ａの内表面の全てが反射膜１５と第２反射膜１８Ａとによって形成されていることになる。給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００に照射された太陽光は、太陽光発電パネル３０の透明部分を通過した後、仕切板１８の貫通孔１９から下側内部空間１７Ａに進入することができ、下側内部空間１７Ａを昇温させることができる。先述のように、建物の居住空間側となる底板１２および側壁１４には断熱用塗装面１２Ａ，１４Ａが形成されているため、下側内部空間１７Ａに蓄積させた熱エネルギが居住空間に代表される建物の内部空間側に移動することは無い。

下側内部空間１７Ａには、給湯部の一部である下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａと上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂが配設されている。下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂは、底板１２の上面に配設されたスペーサ２２Ａ，２２Ｂにより底板１２の表面から離反させた状態で配設されている。下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂはそれぞれケース１０の長手方向に沿って往復させた配列で配設されている。

このように下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂは、給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の外表面に面しない閉塞空間である下側内部空間１７Ａに配設されているが、仕切板１８に穿設された貫通孔１９を通過した太陽光により下側内部空間１７Ａにも太陽光を照射させることができ、下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂ内の水を加熱することができる。

本実施形態においては、上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂのケース１０の長手方向に沿って延設された部分の平面位置と、下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａのケース１０の長手方向に沿って延設された部分の平面位置とは交互配置になるように配設されている。このような配置を採用することで、上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂにより下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａが陰に隠れてしまうことを防止し、太陽光が下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂを直接照射することによる水の加熱を可能にしている。

下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂは、下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂと共に給湯部を構成する水供給部と貯湯タンク（いずれも図示せず）に接続可能にすべく、始端部２４（水供給部側（いわゆる上流側）に接続される端部）と終端部２６（貯湯タンク側（いわゆる下流側）に接続される端部）がケース１０の外表面に開口（露出）させた状態になっている。下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂの始端部２４と終端部２６とは、着脱可能に雄雌嵌合する一対のプラグ構造に形成することで、隣接配置した給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００どうしにおける下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂの始端部２４と終端部２６とを連結することができる。

ここでは、隣接する給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００において、一方の給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の吸熱用水供給パイプ２０の始端部２４と、他方の給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の吸熱用水供給パイプ２０の終端部２６とを直接連結する構成を例示しているが、図示しない連結具を介して両者を連結する構成を採用することもできる。この場合連結具は断熱材料により形成されていることが好ましい。

また、本実施形態のケース１０の開口部１６には、太陽光により発電を行う太陽光発電パネル３０が開口部１６を被覆するようにして配設されている。太陽光発電パネル３０、側壁１４、仕切板１８により上側内部空間１７Ｂが形成されている。本実施形態における太陽光発電パネル３０はケース１０の外表面側位置に発電セル３２を配設した片面発電型の太陽光発電パネル３０を例示しているが、ケース１０の内表面側位置にも発電セル３２を配設した両面発電型の太陽光発電パネル３０とすることもできる。
隣接する給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００どうしの太陽光発電パネル３０の電気的接続は公知の方法を用いることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。

このように太陽光発電パネル３０に上側内部空間１７Ｂが隣接配置されていることにより、上側内部空間１７Ｂが断熱材として機能し、いわゆる給湯用空間である高温の下側内部空間１７Ａと熱的に不連続な構造にすることができる。これにより太陽光発電パネル３０の温度上昇による発電効率の低下を防止することができる。

先述の通り、仕切板１８の上面は黒色塗装が施されているので、給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００に照射した太陽光が、給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の外部に反射することを防止する。これにより本願発明にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００を外壁材として用いた建物の周辺を通過する歩行者や車両運転者には、反射光による眩惑を生じさせることもなく好都合である。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルの分解斜視図である。本実施形態においては、第１実施形態と同一の構成については第１実施形態で用いた符号を付すことによりここでの詳細な説明を省略している。
本実施形態にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００は、隣接する給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００どうしを連結する際の連結具４０が配設されていること、建物の外壁材として採用された場合において下側位置となる側壁１４に水抜孔５０が穿設されている。また、下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａの蛇行線形と上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂの蛇行線形とが、水平面内において直交配置となるように配設されている。上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂは下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａに直接重ねた状態で配設されている。

連結具４０は、ケース１０の側壁１４の外表面に配設されている。互いに対向する位置の側壁１４において、連結具４０の配設位置が高さ方向において連結具４０の厚さ寸法ｄと等しい寸法だけずらした位置に配設している。このような連結具４０の構成により連結対象となる給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００どうしを、連結具４０を介して連結する際に連結具４０を厚さ方向に密着させた状態で連結することができる。板厚方向に密着させた連結具４０にボルトおよびナットに代表される公知の締結手段を用いて締結することで給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００どうしを連結することができる。

また、給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の下側位置となる側壁１４には水抜孔５０が設けられているので、降水が給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の内部に溜まることによる電気的短絡等の不具合の発生を防止することができる。

上段および下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂの蛇行線形を水平面内において直交するように配設したことで、下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａと上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂとの重複部分を可及的に少なくすることができる。すなわち、下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂの吸熱機会の損失を防ぐことができる。また、下段および上段の吸熱用水供給パイプ２０Ａ，２０Ｂの外表面を反射面にしておけば、下側内部空間１７Ａ内において太陽光を乱反射させることができ、下側内部空間１７Ａにおける吸熱機会を増やすことができる点で好都合である。

このように本実施形態における給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００を建物の外壁材として用いることで、太陽光エネルギを利用した発電および給湯を行うことができ、建物の省エネルギ化に貢献する。また、給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００どうしの連結構造もきわめて簡易であるから、いわゆる職人ではない作業者であっても建物の外壁施工を行うことができる。ここで、外壁材とは必ずしも壁部材である必要はなく、建物の外表面を構成するものであれば本明細書内における外壁材（外壁パネル）に含まれるものとする。

以上に本実施形態に基づいて本発明にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の説明をしてきたが、本発明にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネル１００の技術的範囲は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、以上の実施形態においては、下側内部空間１７Ａに高さ位置を異にした下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａと上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂとを二段に配設した形態について説明しているが、上下の二段配置に限定されるものではなく、１段配置にしてもよいし、３段以上に配置することもできる。

また、下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａと上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂとはそれぞれパイプの延長方向に沿った長尺体形状のスペーサ２２Ａ，２２Ｂにより支持されているが、下段の吸熱用水供給パイプ２０Ａと上段の吸熱用水供給パイプ２０Ｂとをスポット的に支持するブロック形状のスペーサ２２Ａ，２２Ｂの形態を採用することもできる。

また、仕切板１８の上面側は黒色塗装を施した形態について説明したが、仕切板１８の上面を反射面に形成することもできる。この場合、いわゆる両面発電型の太陽光発電パネル３０を採用すると共に太陽光発電パネル３０の被覆材料（カバーガラス）に防眩処理をしておくことが好ましい。

また、反射膜１５は底板１２および側壁１４の内表面にそれぞれ断熱用塗装面１２Ａ，１４Ａに積層させた状態で配設した形態について説明しているが、反射膜１５は少なくとも底板１２の内表面に形成されていればよい。また、断熱用塗装面１２Ａ，１４Ａを配設せず、底板１２（および側壁１４）の内表面に直接反射膜１５を形成した形態を採用することもできる。
さらには、以上の実施形態と上記の変形例を任意に組み合わせた形態を採用することもできる。

１０ケース，１２底板，１２Ａ断熱用塗装面，
１４側壁，１４Ａ断熱用塗装面，１５反射膜，１６開口部，
１７内部空間，１７Ａ下側内部空間，１７Ｂ上側内部空間，
１８仕切板，１８Ａ第２反射膜，１９貫通孔，
２０Ａ下段の吸熱用水供給パイプ，２０Ｂ上段の吸熱用水供給パイプ，
２２Ａ，２２Ｂスペーサ，２４始端部，２６終端部，
３０太陽光発電パネル，３２発電セル，
４０連結具，５０水抜孔，
１００給湯機能付太陽光発電外壁パネル

Claims

底板と、該底板の外周縁位置から起立する側壁とを有し、少なくとも前記底板の内表面に反射膜が形成されたケースと、
前記ケースの開口部を閉塞する配置で前記ケースに配設された太陽光発電パネルと、
前記ケースの内部空間を前記側壁の高さ方向に仕切る仕切板と、
始端部と終端部とを前記ケースの外表面に開口させた状態で前記底板と前記仕切板との間に配設された吸熱用水供給パイプと、を具備し、
前記仕切板には、
前記吸熱用水供給パイプが配設されている側の表面に第２反射膜が配設されていると共に、当該第２反射膜と前記仕切板とを厚さ方向に貫通する貫通孔が複数穿設されていることを特徴とする給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記吸熱用水供給パイプは、配設高さ位置を異にした上下二段配置で配設されていることを特徴とする請求項１記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記吸熱用水供給パイプは、下段における前記吸熱用水供給パイプの蛇行線形と、上段における前記吸熱用水供給パイプの蛇行線形とが水平面内において直交していることを特徴とする請求項２記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記反射膜は、前記ケースの内表面に塗布された断熱用塗装面の表面に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記ケースの外表面には、前記ケースどうしを連結させるための連結具が配設されていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記ケースどうしを連結させた際に、一方の前記ケースに配設された前記連結具と、他方の前記ケースに配設された前記連結具とが厚さ方向に重なり合う高さ位置に配設されていることを特徴とする請求項５記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記側壁には、水抜孔が穿設されていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。
前記仕切板は、前記太陽光発電パネルが配設されている側の表面が黒色塗装されていることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の給湯機能付太陽光発電外壁パネル。