JPH0715942Y2 - 太陽エネルギーのコレクター装置 - Google Patents

太陽エネルギーのコレクター装置

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JPH0715942Y2
JPH0715942Y2 JP1988040956U JP4095688U JPH0715942Y2 JP H0715942 Y2 JPH0715942 Y2 JP H0715942Y2 JP 1988040956 U JP1988040956 U JP 1988040956U JP 4095688 U JP4095688 U JP 4095688U JP H0715942 Y2 JPH0715942 Y2 JP H0715942Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、屋根瓦あるいは外壁材の如く太陽に直接晒さ
れる部分に使用する建材をコレクター本体となし、該コ
レクター本体によって太陽エネルギーから電気エネルギ
ーと熱エネルギーを同時に得られる太陽エネルギーのコ
レクター装置に関する。
〔従来の技術〕
太陽エネルギーを有効利用する技術は種々形態で開発さ
れており、太陽エネルギーの有効利用を大別すると電気
エネルギーとして、あるいは熱エネルギーとして取り出
されるもので、電気エネルギーとしては、例えば実開昭
60−170433号公報によって公知であり、また熱エネルギ
ーとしては実開昭55−32911号公報によって知らされて
いるが、電気エネルギーと熱エネルギーを同時に取り出
す技術が未だに開発されていないのが現状である。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで、地上で使用される太陽電池のほとんどはシリ
コンを素材とした素子が実用化されているが、このシリ
コン太陽電池の出力は温度上昇と共に降下するもので、
従って前記公報の如く屋根瓦に太陽電池を設ける場合に
は、屋根瓦を断熱材で形成する必要がある。一方太陽エ
ネルギーを熱エネルギーとして取る場合には、屋根瓦を
熱伝導性に優れた材料で形成するほうが有利である。し
かし屋根瓦の昇温にともない室内に影響を与えるため、
屋根に断熱手段を施す必要があるが、何れにしても太陽
エネルギーから電気エネルギーと熱エネルギーとを同時
に効率良く取ることは相矛盾する技術であった。
本考案は上述相矛盾する技術を独自の解決手段で両立で
きるように工夫し、特に太陽光線を直接受ける建材を対
象として、太陽エネルギーから電気エネルギーと熱エネ
ルギーとを効率良く、しかも外気温による室内への影響
を最小限にするように開発したコレクター装置を提供す
ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本考案による解決手段は、コレクター本体を無機物質と
金属よりなる複合材で形成し、該コレクター本体の太陽
光線を受ける表面に太陽電池が取付けてあると共に、コ
レクター本体の内部における少なくとも太陽電池の取付
け面範囲に熱媒通路を設け、更に、コレクター本体内に
混合する無機物質の分布密度を、熱媒通路より見て太陽
光に晒される外面側を粗とし、その熱媒通路より屋内側
である内面側を密とする関係に保持することを特徴とす
る。
また他の解決手段として、前記熱媒通路が太陽電池の下
部を通る往路と、太陽電池の存在しない部分を通過する
復路とで形成し、無機物質の分布密度を、熱媒通路の往
路部分が粗で、熱媒通路の往路部分が密の関係として形
成することを特徴とする。
更に、無機物質と金属よりなる複合材で形成したコレク
ター本体を、一方の対角線方向に対向する上下隅角部に
上部切欠きと下部切欠きとを備えた屋根材で形成し、コ
レクター本体である屋根材の太陽光線を受ける表面に太
陽電池が取り付けてあると共に、コレクター本体の内部
における少なくとも太陽電池の取付け面範囲に熱媒通路
を設け、上記屋根材の上部で屋根に葺いた際に上段の上
部切欠きと対面する部分に熱媒通路の入口を設け、屋根
材の下部切欠きの端面に熱媒通路の出口を設けたもので
ある。
〔実施例〕
本考案を具体的に説明すると、第１図から第４図に示す
例は屋根瓦1aをコレクター本体１として形成したもので
あり、屋根瓦1aの外形は従来の桟瓦と同様で、一方の対
角線方向に対向する上下隅角部に上部切欠き２と下部切
欠き３とを備え、裏面の上端に引掛け４を突設したもの
で、この引掛け４を野地５に打ち付けた瓦桟６に掛けて
葺くもので、該屋根瓦1aは無機物質７であるシラスバル
ーンとアルミニウムまたはその合金からなる金属８との
複合材で形成してあり、溶解したアルミニウムまたはそ
の合金の溶湯内にシラスバルーンを混入し、射出成形法
によって屋根瓦1aに成形されるものである。この屋根瓦
1aの表面すなわち太陽光線を受ける面の中央部分にプラ
スチック製断熱枠９′で縁取りした太陽電池９をその表
面が屋根瓦1aの表面と面一になるように埋設し、更に屋
根瓦1aの内部にパイプを蛇行状に配した熱媒通路10が設
けてあり、該熱媒通路10が太陽電池９を設けた面の下部
に多く密集するように配列したものであり、熱媒通路10
の入口11を第１図、第２図及び第７図に図示するよう
に、上段に重なる屋根瓦1aの下部切欠き３と対応する位
置に突設し、熱媒通路10の出口12を下部切欠き３の切欠
き端面より突設してあって、上段の入口11と下段の出口
12とを連結パイプ13で順次連結されるものである。
尚、最上段の入口11には第２図図示の如く熱媒供給管14
を連結するが、上段に重なる屋根瓦1aの下部切欠き３を
僅かに大きく切り欠きシール材15を介し連結パイプ13で
継ぐ。また熱媒通路10を持つ最下段の出口12は、更にそ
の下の屋根瓦を貫通する連結パイプ13によって熱媒送出
管16に継ぎ合わされるものである。一方太陽電池９のリ
ード線17は第７図図示のように下部切欠き３を通じて順
次接続されるものである。また、上記屋根瓦1aは第６図
に示すように屋根の棟側の最上段の瓦、けらば瓦、及び
図示してないが軒先側の直軒瓦（一文字瓦）を除く中間
部に葺く部分に使用するものである。
上述の屋根瓦1aを形成する複合材は、金属８内の無機物
質７の分布密度が全体に亘りほぼ均一状に混入した例で
あるが、その混入状態を第５図に図示するように、熱媒
通路10より上層部の無機物質７の分布密度を粗となし、
下層部を密となる関係を持った屋根瓦1bに形成したもの
で、その他の構造は上述の例と同様にすることもでき
る。
次に第８図から第10図に示す例の屋根瓦1cは、前記例の
屋根瓦1aの外形構造と、太陽電池９を設けた点は同様で
あるが、熱媒通路10を往路10aと復路10bとで形成し、そ
の往路10aは前記例の熱媒通路10と同様に太陽電池９の
下方に蛇行状に設け、且つ同様に入口11と出口12を備え
るものであり、また、復路10bは横の瓦の上に重なる部
分で太陽電池９の存在しない部分に配設し、復路10bの
下端に帰入口18を下段の瓦の上部切欠き２と対向して裏
側に向かって突設し、復路10bの上端に帰出口19を当該
屋根瓦1cの上部切欠き２より突設し、下段の瓦の帰出口
19と上段の瓦の帰入口18を柔軟性のある連結パイプ13′
で接合してあり、熱媒は第８図の矢印の如く流れるよう
になっている。更に、第10図に無機物質７の分布密度を
示しているように、熱媒通路10の往路10a周辺部を密
に、熱媒通路10の復路10b周辺部を粗になる関係を持っ
て形成したものである。尚、上記の粗密関係を保って成
形するには、金属溶湯を鋳造する前にキャビティー内の
密にすべき部分に予め無機物質７を投入しておき、これ
に無機物質７を含む金属溶湯を加圧鋳造すれば良い。
更に第11図と第12図に示す例の屋根瓦1dは、熱媒通路10
の一部を屋根瓦1dの成形時に表面を開放した溝で形成
し、その溝状を成す熱媒通路10の上面を太陽電池９で覆
って、太陽電池９と熱媒通路10を設けたもので、熱媒通
路10の入口11と出口12に通じる溝部は太陽電池９を構成
する表面板9aで覆い、それぞれにプラグ20,21を設けた
ものである。
また、上記の各例の無機物質７はシラスバルーンである
が、これに限ることがなく断熱性に優れた珪藻土、赤
土、シラスを含む粉状、粒状物質であってもよく、ある
いはガラス繊維を含む繊維状物質などであっても良い。
また金属８としてはアルミニウムまたはその合金のほか
に、銅またはその合金など熱伝導性のよい金属材料で形
成することもある。
第13図に示す例はコレクター本体１を外壁材1eで形成し
た例であって、外形形状は長方形あるいは正方形などの
方形をなし、上縁に屈折縁22を有するもので、この外壁
材1eも前述と同様に無機物質７と金属８とで、しかも前
述と同様の分布密度で成形してあると共に、太陽電池９
と熱媒通路10とを同じく設けたものである。
第15図の例は、第14図に示すカーテンウォールにおける
腰パネル23の室内側に設ける外壁材1fをコレクター本体
１とするもので、カーテンウォールの方立24と無目25よ
り室内側に突出した受け枠26で支えられるもので、室外
側に太陽電池９を設け外壁材1f内に熱媒通路10を埋設
し、上下に設けた熱媒供給管14と熱媒送出管16に連結し
たものである。外壁材1fを形成する複合材は前記の各例
のものと同様である。
〔考案の効果〕
本考案による太陽エネルギーのコレクター装置は、直射
日光を受ける建材をコレクター本体となし、該コレクタ
ー本体を無機物質と金属との複合材で形成してあり、こ
のコレクター本体の表面に太陽電池を設け、コレクター
本体の内部における少なくとも太陽電池の取付け範囲内
に熱媒通路を設けたもので、コレクター本体を無機物質
と金属との複合材で形成したものであるから、その熱伝
導性は粘度を焼成した通常の瓦よりも高く、金属材料よ
り低くなるもので、複合材の混合比率度合いによって適
度の熱伝導率を定めることが出来るものであり、熱媒の
熱交換率が金属材料のみのものより低下すると云えど
も、太陽光により太陽電池に蓄積される熱を吸収するた
め、太陽電池の昇温を防止することができ、電気エネル
ギーと熱エネルギーへの変換率を同時に能率良く取るこ
とが出来るものである。
しかも熱媒によって熱を奪うものであり、殊に屋根瓦の
熱媒通路より下層部に無機物質を多く混入したものであ
るから、屋根瓦や外壁材に使用しても室内への熱影響を
最小限にすると同時に熱媒冷却効果による瓦や外壁材裏
面の結露を防止することができる。
更に、コレクター本体に設けた熱媒通路を往路と復路に
分け、往路の周囲を無機物質の分布密度を密にし、復路
の周囲では粗にして形成したものであれば、往路側での
熱伝導率が低くなるが、往路に流動する熱媒が棟より軒
先に流れる間に温度が異常に高くならず、軒先近くへ至
っても太陽電池からの熱を吸収することができる。一方
復路側の熱伝導率が高くなるため、コレクター本体の表
面に受ける熱を高効率に吸収し、太陽電池の発電機能を
助勢するものである。
また、屋根瓦よりなる上下各コレクター本体の熱媒通路
を互いに連結する手段が、瓦の上部切欠きと下部切欠き
とで形成される空間部において行われ、しかもその空間
部は上段の瓦によって覆い被せて隠されるものであるか
ら、雨漏りを惹起する恐れがなくなり、外観を体裁良く
仕上げることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本考案による太陽エネルギーのコレクター装置を
示し、第１図は屋根瓦に適用した例を屋根に葺き付けた
状態で示す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢視の断
面図、第３図はコレクター本体となる屋根瓦の正面図、
第４図は第１図のＢ−Ｂ線矢視の断面図、第５図はコレ
クター本体となる屋根瓦の類例を示す断面図、第６図は
屋根に葺き付けた状態で示す斜視図、第７図は同じく第
６図の一部を拡大して示す斜視図（但し透視方向は異な
る）、第８図はコレクター本体となる屋根瓦の更に他の
類例を示す平面図、第９図は第８図に示す屋根瓦の正面
図、第10図は第８図のＣ−Ｃ線矢視の断面図、第11図は
コレクター本体となる屋根瓦の更に他の類例を示す平面
図、第12図は第11図のＤ−Ｄ線矢視の断面図、第13図は
コレクター本体となる外壁材を示す斜視図、第14図は本
考案による装置のコレクター本体を備えるカーテンウォ
ールの一部を示す正面図、第15図は第14図のＥ−Ｅ線矢
視の拡大断面図である。 １……コレクター本体、1a,1b,1c,1d……屋根瓦、1e,1f
……外壁材、２……上部切欠き、３……下部切欠き、７
……無機物質、８……金属、９……太陽電池、10……熱
媒通路、11……入口、12……出口

Claims (3)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】コレクター本体（１）を無機物質（７）と
    金属（８）よりなる複合材で形成し、該コレクター本体
    （１）の太陽光線を受ける表面に太陽電池（９）を取付
    け、コレクター本体（１）の内部における少なくとも太
    陽電池（９）の取付け面範囲に熱媒通路（10）を設ける
    と共に、該熱媒通路（10）より上層部に混合する無機物
    質（７）の分布密度が粗で、熱媒通路（10）より下層部
    が密の関係で形成してあることを特徴とする太陽エネル
    ギーのコレクター装置
  2. 【請求項２】コレクター本体（１）が無機物質（７）と
    金属（８）よりなる複合材で形成してあり、該コレクタ
    ー本体（１）の太陽光線を受ける表面に太陽電池（９）
    を取付け、コレクター本体（１）の内部に太陽電池
    （９）の下部を通る往路（10a）と、太陽電池（９）の
    存在しない部分を通過する復路（10b）とからなる熱媒
    通路（10）を設け、無機物質（７）の分布密度が熱媒通
    路の復路（10b）部分が粗で、熱媒通路の往路（10a）部
    分が密の関係で形成してあることを特徴とする太陽エネ
    ルギーのコレクター装置
  3. 【請求項３】無機物質（７）と金属（８）で形成した複
    合材よりなるコレクター本体（１）を、一方の対角線方
    向に対向する上下隅角部に上部切欠き（２）と下部切欠
    き（３）とを備える屋根瓦（1a）で形成し、コレクター
    本体（１）である屋根瓦（1a）の太陽光線を受ける表面
    に太陽電池（９）を取付け、屋根瓦（1a）の内部におけ
    る少なくとも太陽電池（９）の取付け面範囲に熱媒通路
    （10）を設け、屋根瓦（1a）の上部で、屋根に葺いた際
    にその上段に重なる屋根瓦（1a）の上部切欠き（２）と
    対向する部分に熱媒通路（10）の入口（11）を設け、該
    屋根瓦（1a）の下部切欠き（３）の端面に熱媒通路（1
    0）の出口（12）を設けていることを特徴とする太陽エ
    ネルギーのコレクター装置
JP1988040956U 1988-03-28 1988-03-28 太陽エネルギーのコレクター装置 Expired - Lifetime JPH0715942Y2 (ja)

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JP1988040956U JPH0715942Y2 (ja) 1988-03-28 1988-03-28 太陽エネルギーのコレクター装置
US07/326,678 US4946512A (en) 1988-03-28 1989-03-21 Solar energy collector device
CA000594345A CA1328204C (en) 1988-03-28 1989-03-21 Solar energy collector device
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