JP5186594B2 - 高効率真空ソーラーパネル - Google Patents

Description

本発明は、高効率の真空ソーラーパネルに関する。

真空ソーラーパネルの既存の設計は、２枚の透明なガラス壁または、ガラス製の透明な壁および金属製の壁を支持する互いに交差するスペーサを収容しているフレームを備えている。

透明な壁が、フレームとともに、スペーサおよび吸収体を収容する真空の閉じたチャンバを画定している。

互いに交差するスペーサが、透明な壁を支持し、各々が吸収体要素を収容する複数のセルを生じさせている。

各々の吸収体要素は、冷却パイプを保持している黒色化された平坦な金属面で構成されている。

動作において、吸収体要素が、太陽エネルギーを集め、冷却パイプを循環している流体を加熱する。

スペーサの存在ゆえに、吸収体に入射する太陽エネルギーの量が、理論的に可能な量よりも少ない。

さらに、吸収体が加熱されたときに膨張するため、ひいてはこの膨張に対処するために、通常はスペーサと吸収体との間により大きなすき間が必要である。

このことが、ソーラーパネルの有効な表面をさらに少なくし、したがって吸収することができる太陽エネルギーの量も少なくなる。

したがって、本発明の技術的目標は、知られている技術の前記問題点を軽減するソーラーパネルを提供することにある。

この技術的目標の範囲において、本発明の目的は、自身に入射するきわめて大量のエネルギーを集めることができるソーラーパネルを提供することにある。

本発明によれば、技術的目標が、これらの目的およびさらなる目的とともに、添付の特許請求の範囲に記載の高効率ソーラーパネルを提供することによって達成される。

有利には、本発明のスペーサは、冷却パイプの心出しおよび支持も助ける。

本発明のさらなる特徴および利点が、あくまでも本発明を限定するものではない例として添付の図面に示される本発明によるソーラーパネルの好ましい、非包括的な実施形態の説明から、さらに明らかになる。

本発明によるソーラーパネルの概略の分解図である。 つなぎ合わせられたスペーサを示している図１の詳細図である。

図面を参照すると、参照番号１によって指し示された高効率の真空ソーラーパネルが示されている。

ソーラーパネル１が、縦横のスペーサ３、４を保持するフレーム２を備えている。

縦方向のスペーサ３が、フレーム２に近接して位置する端部を有しており、横方向のスペーサ４が、フレーム２へと溶接された端部を有しており、スペーサ３にも接続されている。

添付の図面に示されているとおり、縦横のスペーサ３、４が、互いに交差している。

さらに、本発明のソーラーパネル１は、フレーム２へと接続された２枚の透明な壁１０、１０ａも有しており、２枚の透明な壁１０、１０ａが、フレーム２と協働して、スペーサ３、４および吸収体１４を収容する閉じたチャンバ１１を画定している。

製造の際に、チャンバ１１が、ポンプ用フランジによって排気され、真空ソーラーパネルが製作される。

吸収体１４は、冷却パイプ１５にそれぞれが接続された複数の吸収パネル１４ａ、１４ｂを備えている。

縦方向のスペーサ３が、透明な壁１０および１０ａに接触してこれらの壁を周囲の圧力に対して支持する部位１７を有している。対照的に、横方向のスペーサ４は、前記透明な壁から離れており、前記透明な壁を支持していない。

横方向のスペーサは、フレームの縦方向の辺に溶接され、フレームの縦方向の辺を外部の周囲圧力に対して支持している。

換言すると、スペーサ３だけが透明な壁１０、１０ａを支持する一方で、スペーサ４は、ソーラーパネル１が真空にされたときに透明な壁１０、１０ａに接触することがない。

吸収体１４ａ、１４ｂが、縦方向のスペーサ３、横方向のスペーサ４、および透明な壁１０、１０ａの間を延びており、スペーサ４によって支持されている。

横方向のスペーサ４は、吸収体１４の冷却パイプ１５を収容する座２２を有している。

この構造により、冷却パイプ１５を、簡単な方法で心出しして支持することができる。

スペーサ４の座２２は、スペーサ４の切り欠きによって画定されており、好ましくは突き出したエッジ２３も有している。

座２２は、好ましくは、冷却パイプ１５との熱的な接触を減らすために、座２２の底部に緩く接触したスペーサ２７を有している。

さらに、ソーラーパネル１は、チャンバ１１の内部に、真空の維持を助けるためのゲッターポンプを備えている。

このようにして、冷却パイプが、両端においてフレームに溶接される。縦方向のスペーサが、透明な壁に接触し、透明な壁を周囲の圧力に対して支持する一方で、横方向のスペーサは、透明な壁に接しておらず、したがって吸収体がパネルの全長を中断なく覆うことが可能である。

図２が、縦横のスペーサの間の考えられる１つの接続を示しており、特に図２は、縦横のスペーサが、それらの交差点において、縦方向のスペーサに沿ってスライド可能な接続によって接続されることを示している。

縦方向のスペーサ３が、十字形の溝３０を有しており、好ましくは十字形の溝の縦方向部分と垂直方向部分との間の上側の角３２が、面取りされている。あるいは、十字形の溝の縦方向部分と垂直方向部分との間の２つの上側の角３２のうちの一方だけが、面取りされる。

横方向のスペーサ４が、おそらくはやはり突出部３８によって画定される向かい合わせの切り欠き位置３４、３６を有している。

横方向のスペーサ４が、縦方向のスペーサ３の溝３０に挿入され、第２のスペーサ４の切り欠き位置３４、３６が、溝３０に近接するエッジ部を収容する。

この接続は、あまりきつくなく、縦方向のスペーサ３が、透明な壁の圧力に適合するようにわずかに垂直方向に移動することができる（一方で、横方向のスペーサ４は固定されている）。接続は、縦方向のスペーサ３の熱膨張に対処するために、縦方向のスペーサ３がわずかに縦方向に動くことも可能にしている。

本発明のソーラーパネルの動作は、上述および図示した内容から明らかであるが、実質的に以下のとおりである。

縦横のスペーサ３、４が互いに接続され、フレーム２へと挿入される。

したがって、スペーサ４の端部がフレーム２へと溶接される一方で、スペーサ３の端部は、自由に動くことが可能である。

その後に、吸収体１４がフレーム２の内部に組み込まれ、この点に関して、冷却パイプ１５が接続されてなる吸収パネル１４ａ、１４ｂ（チャンバ１１の縦方向の長さに実質的に等しい縦方向の長さを有している）が、冷却パイプ１５を座２２に挿入しつつ横方向のスペーサ４の上へと配置される。

したがって、透明な壁１０、１０ａがフレーム２およびスペーサ３へと適用され、次いで冷却パイプがフレーム２へと溶接され、透明な壁１０、１０ａが通常の方法で固定される。

その後に、チャンバ１１の真空が引かれ、したがって透明な壁１０、１０ａがフレーム２およびスペーサ３によって支持される一方で、スペーサ４が、吸収パネル１４ａ、１４ｂを吸収パネル１４ａ、１４ｂの冷却パイプ１５を介して支持する。

特に、添付の図面に示されるとおり、側方の吸収パネル１４ａは、３辺がフレーム２によって画定され、４番目の辺がスペーサ３によって画定されているセルに収容され、中央の吸収パネル１４ｂは、向かい合う２つの短辺がフレーム２によって画定され、残りの２つの長辺が向かい合う２つの縦方向のスペーサ３によって画定されているセルに収容される。

動作において、本発明によるソーラーパネル１は、同じ寸法のフレームを有する伝統的なソーラーパネルの表面よりも広い大きな表面を有する吸収パネルを備えるため、きわめて高効率である。したがって、本発明のソーラーパネルは、自身に入射する大量の太陽エネルギーを集めることが可能である。

このスペーサの設計は、吸収体が中断なくパネルを縦方向に横切ることを可能にし、この特徴は、透明なガラス壁に接触する横方向のスペーサでは不可能であると考えられる。

このようにして、吸収体の表面が広くなり、パネルの効率が改善される。

動作において、縦方向のスペーサは、透明な壁に作用する圧力に合わせて動くことが可能である。

特に、温度によって縦方向のスペーサの変形が引き起こされるが、各々の縦方向のスペーサの端部が自由に膨張でき、かつ縦方向のスペーサにいくつかの中間のスライド接続（横方向の動きを阻止する横方向のスペーサとの接続）が設けられているため、縦方向のスペーサの実質的に直線的な形状が変化することはない。さらに、縦方向のスペーサは、垂直方向にも動くことが可能である。

この設計は、必要とされる横方向の剛性を保証するが、縦方向および垂直方向についてスペーサを妨げることがない。

上述の実施形態は、吸収体の背後に位置して太陽光を反射させるミラーと組み合わせて好ましく使用されるため、２つの透明な壁、すなわち透明な壁１０および透明な壁１０ａを備えている。

別の実施形態（そのような反射ミラーを備えずに使用される）は、（上述の実施形態のような）透明な壁または金属製の壁で製作される壁１０ａを有することができる。

本発明によるソーラーパネルが、単純な構造および高い効率を有するがゆえに特に有利であることが、実際に確認されている。

この方法で考え出されたソーラーパネルは、いずれも特許請求の範囲の技術的範囲に包含される多数の変更および変形を受け入れる余地を有する。実際に、使用される材料および寸法を、要件および技術水準に従って思いのままに選択することが可能である。

Claims (16)

1. 互いに交差する縦横のスペーサを保持しているフレームと、前記フレームに接続され、前記フレームとともに真空の閉じたチャンバを画定する少なくとも１枚の透明な壁とを備えており、前記チャンバに、前記縦横のスペーサと、冷却パイプへとそれぞれ接続された複数の吸収パネルを備えている吸収体とが収容され、前記縦方向のスペーサが、前記透明な壁に接触して該透明な壁を周囲の圧力に対して支持する部位を有しており、前記横方向のスペーサが、前記透明な壁から離れており、前記吸収パネルが、前記縦方向のスペーサ、横方向のスペーサ、および前記透明な壁の間を延びている、高効率の真空ソーラーパネル。
2. 前記横方向のスペーサが、前記吸収体の冷却パイプを収容する座を有していることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーパネル。
3. 前記横方向のスペーサの前記座が、前記横方向のスペーサの切り欠きによって画定されていることを特徴とする、請求項１から２のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
4. 前記座が、突き出したエッジをさらに有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
5. 前記座が、冷却パイプを熱的に絶縁するために、座の底部に緩く接触したスペーサを有していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
6. 前記吸収パネルが、チャンバの縦方向の長さに実質的に等しい縦方向の長さを有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
7. 前記吸収体の前記吸収パネルが、３辺がフレームのエッジによって画定される一方で、第４の辺が縦方向のスペーサによって画定されるセルに収容されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
8. 中央の吸収パネル１４ｂが、向かい合う２つの短辺がフレームのエッジによって画定される一方で、残りの２つの長辺が向かい合う２つの縦方向のスペーサによって画定されるセルに収容されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
9. ソーラーパネルのチャンバに真空の維持を助けるためのゲッターポンプが備えられることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
10. 前記縦横のスペーサが、該縦横のスペーサの交差点において、縦方向のスペーサに沿ってスライド可能な接続によって接続されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
11. 縦方向のスペーサが、十字形の溝を有していることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
12. 前記十字形の溝が、十字形の溝の縦方向部分と垂直方向部分との間の少なくとも１つの面取りされた上側の角を備えて設計されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
13. 横方向のスペーサが、向かい合わせの切り欠き位置を有していることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
14. 前記向かい合わせの切り欠き部が、突出部によっても画定されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
15. 横方向のスペーサが、縦方向のスペーサの溝に挿入され、横方向スペーサの切り欠き部が、溝の近くのエッジ部を収容することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のソーラーパネル。
16. 横方向のスペーサが、フレームの縦方向の辺へと溶接され、フレームの縦方向の辺を外部の周囲圧力に対して支持することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

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