JPH10281562A - 光熱ハイブリッドパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で、一段と高い集熱効率を達成で
き、したがって、一段と高い電力変換効率を実現できる
ようにする。 【解決手段】 集熱パネル３Ｃは、基板である底板部３
２と、この底板部３２の周端部にて起立する側板部３
３，３３，…とによって上方開放の中空略箱形に構成さ
れ、底板部３２の上面に配設された複数の仕切用リブ３
４，３４，…によって、水等の熱媒の（分岐型）パネル
内流路Ｆａが形成されている。太陽電池パネル２の裏面
カバー材２４が、パネル内流路Ｆａを流れる熱媒に太陽
熱を伝熱する熱交換用伝熱板を兼ねている。それゆえ、
熱媒は、太陽電池パネル２の裏面全域から直接かつ均一
に伝熱できる。封止性樹脂枠７は、光熱ハイブリッドパ
ネル１Ｃの周端部を封止して、シリコンセル２１，２
１，…を保護し、熱媒の漏洩を防止する他、枠体として
も機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光熱ハイブリッ
ドパネル及びその製造方法に係り、詳しくは、太陽光か
ら電力を取り出すと共に熱エネルギの有効活用を図るた
めに、太陽電池パネルの裏面に、集熱パネルを伝熱的に
結合して構成される光熱ハイブリッドパネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光熱ハイブリッドパネル
としては、図２２に示すように、互いに平行に並置され
た複数の通水管３０１，３０１，…に集熱板３０２を伝
熱的に取り付けて集熱パネル３００とし、この集熱パネ
ル３００の集熱板３０２側に太陽電池パネル２００を貼
着した構成のものが知られている（例えば、実開平４−
１２５４６３号公報等参照）。上記構成において、多数
の太陽電池セル２０１，２０１，…から集熱板３０２に
集められた太陽熱は、通水管３０１，３０１，…を通し
て、水等の熱交換用流体に伝熱される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成の光熱ハイブリッドパネルにあっては、通水管
３０１，３０１，…は、同図に示すように、断面略円形
である上、集熱板３０２との熱的接触が飛び飛びの構造
となっていることから、集熱板３０２全体から均一に伝
熱されないため、集熱効率が悪く、この結果、太陽電池
セル２０１，２０１，…の温度もあまり下がらないた
め、電力変換効率の向上もあまり望み得ない、という欠
点があった。この場合、通水管３０１，３０１，…の構
成本数を増やせば、上述の不都合は、ある程度避けられ
るが、多数の通水管３０１，３０１，…に集熱板３０２
を精度良く取り付ける作業と、これらの通水管３０１，
３０１，…をヘッダ（分配主管）に取り付ける作業は、
大変煩雑であるので、好ましくない。

【０００４】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、簡易な構成で、太陽電池パネルの裏面全域から
熱交換用流体へ均一に伝熱できることにより、一段と高
い集熱効率を達成でき、したがって、一段と高い電力変
換効率を実現できる光熱ハイブリッドパネル及びその製
造方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、太陽光から電力を取り出す
と共に熱エネルギの有効活用を図るために、太陽電池パ
ネルの裏面に、集熱パネルを伝熱的に結合して構成され
る光熱ハイブリッドパネルに係り、上記集熱パネルが、
熱交換用流体に太陽熱を伝熱する熱交換用伝熱板である
上板部と、基板である底板部と、該底板部の周端部に沿
って起立する側板部とによって中空略箱形に構成され、
かつ、上記側板部の内側であって底板部の上面に配設さ
れた複数の仕切用リブによって、上記熱交換用流体のパ
ネル内流路が形成され、さらに、上記側板部に上記熱交
換用流体の流入口と流出口とが設けられていることを特
徴としている。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記集熱パネルに
おいて、上記底板部下面の所定の部位には、上記上板部
裏面に到達するまでに上方に突隆する上方突隆凹部が設
けられていて、該上方突隆凹部の上底部と上記上板部と
に軸心を略共通にしてそれぞれ穿設された第１及び第２
の貫通孔を介して、上記太陽電池パネルの電力出力用リ
ード線が外部に引き出され、かつ、上記上底部と上記上
板部との間は、水密封止構造になされていることを特徴
としている。

【０００７】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記集熱パネル
が、基板である底板部と、該底板部の周端部にて起立す
る側板部とによって上方開放の中空略箱形に構成され、
上記上板部に代えて、上記太陽電池パネルの裏面カバー
材が、上記パネル内流路を流れる熱交換用流体に太陽熱
を伝熱する上記熱交換用伝熱板を兼ねていることを特徴
としている。

【０００８】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記集熱パネルの
上記側板部の上面から外方に、上記太陽電池パネルの裏
面周縁部に当接するためのフランジが延設されているこ
とを特徴としている。

【０００９】また、請求項５記載の発明は、請求項３又
は４記載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記集熱パ
ネルにおいて、上記底板部下面の所定の部位には、上記
太陽電池パネル裏面に到達するまでに上方に突隆する上
方突隆凹部が設けられていて、該上方突隆凹部の上底部
に穿設された貫通孔を介して、上記太陽電池パネルの電
力出力用リード線が外部に引き出され、かつ、上記上底
部と上記太陽電池パネル裏面との間は、水密封止構造に
なされていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項６記載の発明は、請求項２又
は５記載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記上方突
隆凹部には、上記電力出力用リード線と外部リード線と
を接続する端子接続台と太陽電池保護用ダイオードとを
収納した端子ボックスが取着されていることを特徴とし
ている。

【００１１】また、請求項７記載の発明は、請求項２，
５又は６記載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記集
熱パネルにおいて、上記上方突隆凹部と上記側板部との
間には、上記上方突隆凹部の貫通孔を介して引き出され
た上記太陽電池パネルの電力出力用リード線又はこれに
接続される外部リード線を上記側板部の外方に導くため
のガイド管又は上部有底・下部開放のガイド溝が設けら
れていることを特徴としている。

【００１２】また、請求項８記載の発明は、請求項１乃
至７の何れか１に記載の光熱ハイブリッドパネルに係
り、上記集熱パネルが、合成樹脂の射出成形品であるこ
とを特徴としている。

【００１３】また、請求項９記載の発明は、請求項１乃
至８の何れか１に記載の光熱ハイブリッドパネルに係
り、上記光熱ハイブリッドパネルの周端部が高分子の封
止部材によって封止されていることを特徴としている。

【００１４】また、請求項１０記載の発明は、請求項９
記載の光熱ハイブリッドパネルに係り、上記封止部材
が、上記太陽電池パネルと上記集熱パネルとを一体的に
固着する枠体も兼ねていることを特徴としている。

【００１５】また、請求項１１記載の発明は、請求項９
又は１０記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係
り、上記太陽電池パネルの表側の外形に対応した内面形
状を有する表型と上記集熱パネルの裏側の外形に対応し
た内面形状を有する裏型とで概略構成される合わせ金型
の中に、上記光熱ハイブリッドパネル本体を、その周端
部周りにのみ実効的なキャビティを生じさせる態様に収
納位置決めした後又は収納堰止めした後、上記キャビテ
ィに高分子の封止部材組成物を注入賦形固化すること
で、上記封止部材を上記光熱ハイブリッドパネル本体の
周端部周りに成形装着したことを特徴としている。

【００１６】また、請求項１２記載の発明は、請求項１
１記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、上
記高分子の封止部材組成物が、少なくとも合成樹脂組成
物又はゴム組成物からなることを特徴としている。

【００１７】また、請求項１３記載の発明は、請求項１
２記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、上
記合成樹脂組成物が、主剤と硬化剤とを混合して生成さ
れる２液混合硬化タイプの合成樹脂組成物であることを
特徴としている。

【００１８】

【作用】請求項１記載の構成によれば、集熱パネルを中
空略箱形の簡易な構造とし、この箱形構造の中空内部の
（仕切用リブを除く）略全体を熱交換用流体が通流する
パネル内流路とし、その上板部を熱交換用伝熱板とし
て、太陽電池パネルの裏面に当接するようにしたので、
太陽電池パネルの裏面全域から太陽熱が均等に熱交換用
流体へ伝熱される。これにより、集熱効率が一段と向上
し、この結果、太陽電池セルの温度上昇も全体的にかつ
均一に低減できるため、電力変換効率も一段と向上す
る。

【００１９】また、請求項３記載の構成によれば、上記
集熱パネルから上板部を廃して、上方開放の中空略箱形
の構造とし、太陽電池パネルの裏面カバー材を熱交換用
伝熱板としたので、伝熱経路が減る上、熱交換用流体と
太陽電池パネルの裏面カバー材とが直接接触するため、
熱交換用流体への伝熱量が多くなる。この結果、集熱効
率がさらに一段と向上し、これに伴い、太陽電池セルの
温度上昇もさらに低減できるため、電力変換効率もさら
に一段と向上する。

【００２０】また、請求項１０乃至１３記載の構成によ
れば、枠加工工程、枠組立工程を必要とする金属製の枠
体に代えて、光熱ハイブリッドパネルの周端部を封止す
る封止機能と、太陽電池パネルと集熱パネルとを一体的
に保持する枠機能とを備えた高分子の封止性枠体を用い
るので、一段と安価に製造でき、しかも、一段と軽量と
なる。また、ブチルゴム等による煩雑な封止工程も省略
できるので、全体として、作業が簡易となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例である光熱ハイブリッド
パネルを構成する太陽電池パネルの外観斜視図、図２
は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、図１のＢ−
Ｂ線に沿う断面図、図４は、同光熱ハイブリッドパネル
を構成する集熱パネルの一部破断斜視図、図５は、同光
熱ハイブリッドパネルの構成を分解して示す分解斜視
図、図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図７は、図
５のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図８は、同光熱ハイブリッ
ドパネルを屋根に設置した住宅ソーラシステムハウスを
模式的に示す模式的断面図、また、図９は、同集熱パネ
ルの動作の説明に用いられる説明図である。

【００２２】まず、構成各部から説明する。この例の光
熱ハイブリッドパネル１Ａに適用される太陽電池パネル
２は、図１乃至図３に示すように、３６枚の４インチシ
リコン太陽電池セル（以下、シリコンセルともいう）２
１，２１，…が透明ガラス基板２２に貼り付けられるこ
とで構成された大きさ寸法（ｍｍ）９７０×４３０×７
の長方形状のもので、詳細には、４行９列の配列状態で
内部リード線２３，２３，…を用いて直列接続されたシ
リコンセル２１，２１，…と、白板強化ガラス等の透明
ガラス基板２２と、アルミ板やＰＥＴ（ポリエチレン・
テレフタレート）等の裏面保護カバー材（バックメタ
ル、バックフィルム）２４と、透明ガラス基板２２とシ
リコンセル２１，２１，…、シリコンセル２１，２１，
…と裏面保護カバー材２４とを加熱圧締により接着する
ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）フィルム等の充填
接着剤２５とから構成され、パネル周端部からは、シリ
コンセル２１，２１，…に発生した電力を取り出すため
の２本の電力出力用リード線２６ａ，２６ａが引き出さ
れている。

【００２３】この例の光熱ハイブリッドパネル１Ａに適
用される集熱パネル３Ａは、図４に示すように、大きさ
寸法（ｍｍ）が９７０×４３０×２０の中空箱形形状の
もので、この中空内部には、水や不凍液（例えば、エチ
レングリコール）等の熱交換用流体（以下、熱媒ともい
う）を通流させるためのパネル内流路Ｆａが形成されて
いる。すなわち、上記箱形構造は、同図に示すように、
太陽電池パネル２の裏面（裏面保護カバー材２４）に伝
熱的に貼着される上板部３１と、基板である底板部３２
と、この底板部３２の周端部に沿って起立する側板部３
３，３３，…とによって構成され、また、底板部３２の
上面に、かつその長手方向に並置された複数の仕切用リ
ブ３４，３４，…によって複数の分岐路を持つパネル内
流路Ｆａが形成され、さらに、短辺側の一方の側板部３
３には、熱媒の流入口３５ａと流出口３５ｂとが設けら
れていて、図示せぬ継手を介して熱媒循環用のヘッダ
（分配主管）に連結可能となっている。ここで、上板部
３１と底板部３２とは、これらの表裏面の寸法形状が、
太陽電池パネル２の表裏面の寸法形状と略同一となるよ
うに設定されることで、パネル内流路Ｆａが、太陽電池
パネル２の裏面全域に対応する略全域に設けらている。

【００２４】また、この例において、底板部３２と側板
部３３，３３，…と仕切用リブ３４，３４，…とは、合
成樹脂を素材として上方開放箱形形状に一体射出成形し
て安価に得られるが、上板部３１は、熱媒に太陽熱を伝
熱するための集熱板としても機能すべきものであるか
ら、表面に例えばカーボン系の太陽熱吸収膜３１を施さ
れたアルミ等の金属板によって構成されるのが好まし
い。

【００２５】次に、全体構成を説明する。この例の光熱
ハイブリッドパネル１Ａは、図５乃至図７に示すよう
に、周縁端部（積層構造露呈部位）がブチルゴム等の防
湿防水用の封止部材５Ａで封止された太陽電池パネル２
と、集熱パネル３Ａと、これら両パネル２，３Ａを重合
状態で一体的に挟着保持する上部フレーム４ａ、下部フ
レーム４ｂとから概略構成されている。この種のフレー
ムは、光ハイブリッドパネル１Ａを、落としたり、ぶつ
けたりした時の破壊や変形を防止すると共に、屋根への
設置の便宜等を考慮して、従来から用いられるものであ
るが、この例では、太陽電池パネル２と集熱パネル３Ａ
とを（接着剤を用いることなしに）緊密に一体化させる
役割も担うことから、上部フレーム４ａと下部フレーム
４ｂとに分離されている。この例において、両フレーム
４ａ，４ｂは、いずれも、各一対の横枠４１，４１と縦
枠４２，４２とからなる同寸同形の長方形ロ字状のもの
で、少なくとも四隅にはボルト挿通孔４３，４３，…が
穿孔されている。図５乃至図７を参照して、詳述する
と、上部フレーム４ａは、太陽電池パネル２上面を構成
する透明ガラス基板２２上面の周端部に、下部フレーム
４ｂは、集熱パネル３Ａ下面を構成する底板部３２上面
の周端部にそれぞれ当てがわれ、かつ、両フレーム４
ａ，４ｂの対応するボルト挿通孔４３，４３同士の軸心
が合わせられていて、この状態で、下部フレーム４ｂ側
の少なくとも四隅のボルト挿通孔４３，４３，…から上
部フレーム４ａ側の対応するボルト挿通孔４３，４３，
…に長ボルトＢ，Ｂ，…が通され、ナットＮ，Ｎ，…で
締結固定されることで、太陽電池パネル２と、集熱パネ
ル３Ａとが、緊密に一体化されている。

【００２６】上記構成の光熱ハイブリッドパネル１Ａ
は、図８に示すように、例えば、住宅の屋根に設置され
て、住宅ソーラシステムハウスを構成する。屋根への設
置時、光熱ハイブリッドパネル１Ａは、水や不凍液（エ
チレングリコール）等の熱媒Ｗの流入口３５ａと流出口
３５ｂとを棟側（図９）に向けて取付固定される。そし
て、これら熱源Ｗの流入口３５ａ及び流出口３５ｂが、
図示せぬ継手や中継管を介して、それぞれの熱媒循環用
のヘッダ（分配主管）６１，６２に連結されることで、
集熱パネル３Ａのパネル内流路Ｆａ（同図）と地上に設
置された貯湯槽６３との間で熱媒循環路Ｒを構成する。

【００２７】また、この際、太陽電池パネル２から引き
だした電力出力用リード線２６ａ，２６ａに接続される
外部ケーブルを屋根面に穿設した図示せぬ配線挿通孔を
介して屋内に設置したインバータへ導く電気工事も行わ
れる。貯湯槽６３は、図示せぬポンプの働きで、光熱ハ
イブリッドパネル１Ａから、太陽熱Ｓで温められた熱媒
Ｗの供給を受け、この熱媒Ｗで市水を温めて、住宅内の
給湯設備６４，６５や温水床暖房設備６６に供給する。
なお、このソーラシステムでは、太陽熱が不足する場合
に備えて補助熱源６７も有している。

【００２８】このように、この例の構成によれば、集熱
パネル３Ａを中空箱形の簡易な構造とし、この中空箱形
構造の内部の（仕切用リブ３４を除く）略全体を熱媒Ｗ
が通流するパネル内流路Ｆａとし、その上板部３１を熱
交換用伝熱板として、太陽電池パネル２の裏面に当接す
るようにしたので、太陽電池パネル２の裏面全域から太
陽熱Ｓが均等に熱媒Ｗへ伝熱される。これにより、集熱
効率が一段と向上し、この結果、太陽電池セル２１，２
１，…の温度上昇も全体的にかつ均一に低減できるた
め、電力変換効率も一段と向上する。

【００２９】なお、上述の第１実施例では、短辺側の一
方の側板部３３に、熱媒の流入口３５ａと流出口３５ｂ
とを設ける場合について述べたが、これに限らず、一方
の側板部３３に、熱媒の流入口３５ａを、他方の側縁部
３３に流出口３５ｂを設けるようにしても良く、あるい
は、長辺側の側縁部３３に流入口３５ａ又は／及び流出
口３５ｂを設けても良い。また、パネル内流路は、図４
に示すような分岐型のパネル内流路Ｆａに限らず、例え
ば、図１０に示すようなジグザグ型のパネル内流路Ｆｂ
でも良い。また、上述の実施例では、底板部３２と側板
部３３，３３，…と仕切用リブ３４，３４，…とを、合
成樹脂で一体射出成形して得る場合について述べたが、
これに代えて、これらの全てを金属板で構成しても良
い。また、上述の実施例では、太陽電池パネル２と集熱
パネル３Ａとを上部フレーム４ａと下部フレーム４ｂと
で挟着保持したが、これに加えて、両パネル２，３Ａ間
を接着剤により接合することで、接合強度を高めても良
い。

【００３０】◇第２実施例 次に、この発明の第２実施例について説明する。図１１
は、この発明の第２実施例である光熱ハイブリッドパネ
ル１Ｂの構成を分解して示す分解斜視図、図１２は、図
１１のＥ−Ｅ線に沿う断面図、また、図１３は、図１１
のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。この例の光熱ハイブリ
ッドパネル１Ｂの構成が、上述の第１実施例のそれと大
きく異なるところは、図１１乃至図１３に示すように、
集熱パネル３Ｂから上板部３１を廃して、上方開放の中
空箱形構造とすることで、太陽電池パネル２の裏面保護
カバー材２４から、パネル内流路Ｆａを流れる熱媒Ｗに
直接伝熱が行われる構成とした点である。それゆえ、こ
の実施例では、太陽電池パネル２の裏面保護カバー材２
４裏面と、集熱パネル３Ｂの側板部３３，３３，…上面
との間の隙間から集熱パネル３Ｂ内の熱媒Ｗが漏洩しな
いように、図１２及び図１３に示すように、太陽電池パ
ネル２の周縁端部（積層構造露呈部位）を封止するブチ
ルゴム等の封止部材５Ｂを、太陽電池パネル２の裏面側
に回り込ませた構造となっている。なお、この例の構成
は、上記以外の点では、第１実施例と略同一の構成であ
るので、図１１乃至図１３において、図５乃至図７に示
す構成部分と同一の構成各部には、同一の符号を付して
その説明を省略する。

【００３１】この第２実施例の構成によれば、集熱パネ
ル３Ｂから上板部を廃したので、伝熱経路が減る上、熱
媒Ｗと太陽電池パネル２の裏面保護カバー材２４とが直
接接触するため、熱媒Ｗへの伝熱量が多くなる。この結
果、集熱効率がさらに一段と向上し、これに伴い、シリ
コンセル２１，２１，…の温度上昇もさらに低減できる
ため、電力変換効率もさらに一段と向上する。加えて、
この例の集熱パネル３Ｂは、合成樹脂を一体射出成形し
たものなので、金属製の集熱パネルとに較べれば、安価
に製造でき、しかも、軽量である。

【００３２】◇第３実施例 次に、この発明の第３実施例について説明する。図１４
は、この発明の第３実施例である光熱ハイブリッドパネ
ル本体１Ｃ’の構成を分解して示す分解斜視図、図１５
は、光熱ハイブリッドパネル１Ｃの構成を一部破断して
示す一部破断斜視図、図１６は、光熱ハイブリッドパネ
ル本体１Ｃ’に樹脂封止枠を取り付ける方法を工程順に
示す製造工程図、また、図１７は、完成した同光熱ハイ
ブリッドパネル１Ｃの構成を示す断面図である。この例
の集熱パネル３Ｃは、上板部３１が廃され、上方開放の
中空箱形構造とされている点では、上述の第２実施例と
略同様であるが、図１４に示すように、各側板部３３，
３３，…の上面から外方に、太陽電池パネル２の裏面周
縁部に当接するためのフランジ３６が延設されている点
で、第２実施例と相違する。また、上部フレーム４Ａと
下部フレーム４Ｂとに代えて、長方形ロ字状の封止性樹
脂枠７が、光熱ハイブリッドパネル本体１Ｃ’の周端部
に嵌着されている点でも、第２実施例と相違する。

【００３３】すなわち、この例の封止性樹脂枠７は、長
方形ロ字状の内面を周回する環状の嵌合溝部７１を有
し、この嵌合溝部７１が、図１５及び図１７に示すよう
に、太陽電池パネル２の周端部と集熱パネル３Ｃのフラ
ンジ３６との重合部位に嵌着することで、太陽電池パネ
ル２の周端部自身を封止する他、太陽電池パネル２の裏
面保護カバー材２４裏面と、集熱パネル３Ｃの側板部３
３，３３，…上面との間の隙間も封止して、隙間から集
熱パネル３Ｃ内の熱媒Ｗが漏洩することを防止してい
る。また、この封止性樹脂枠７は、太陽電池パネル２と
集熱パネル３Ｃとを一体的に固着保持すると共に、外的
衝撃から保護したり、持ち運び易くしたり、取り付け易
くするための枠体としても機能する。

【００３４】上記構成の封止性樹脂枠７を光熱ハイブリ
ッドパネル本体１Ｃ’の周端部に装着するには、まず、
図１６（ａ）に示すように、太陽電池パネル２の表側の
外形に対応した内面形状を有する表型８１と、集熱パネ
ル３Ｃの裏側の外形に対応した内面形状を有する裏型８
２とで構成され、光熱ハイブリッドパネル本体１Ｃ’を
収納できる合わせ金型８と、シリコンゴム等のキャビテ
ィ形成用堰止め部材８３を用意する。次に、同図（ｂ）
に示すように、合わせ金型８の中に、光熱ハイブリッド
パネル本体１Ｃ’を収納位置決めすると、シリコンゴム
等の堰止め部材８３の働きで、合わせ金型８内の周端部
周りに封止性樹脂枠７の型に相当する実効的なキャビテ
ィ８４が画成される。

【００３５】この後、同図（ｃ）に示すように、実効的
なキャビティ８４に対して２液硬化型ウレタン樹脂原料
の注入賦形を行う。２液硬化型ウレタン樹脂原料は、イ
ソシアネート化合物（主剤）と、ポリオール（硬化剤）
とからなり、これらの２剤が、互いに液状混練した状態
で、キャビティ８４に注入賦形される。ここで、好適な
イソシアネート化合物としては、ＭＤＩ（ジフェニルメ
タン−４，４’−ジイソシアネート）やＴＤＩ（トリレ
ンジイソシアネート）を挙げることができ、また、好適
なポリオールとしては、ポリエステルやポリエーテル等
を挙げることができる。詳述すると、この注型工程で
は、図示せぬ２つの液剤圧送ユニットから、それぞれ、
イソシアネート化合物（主剤）と、ポリオール（硬化
剤）とが合わせ金型８に向けて射出圧送される。両者
は、経路の途中で、図示せぬミキシングヘッドにて混練
されて液状混練樹脂組成物Ｍとなる。この液状混練樹脂
組成物Ｍは、ミキシングヘッドにて混練されながら、合
わせ金型８のゲート部８５に導かれ、ゲート部８５でさ
らに混練されながら、角環状のキャビティ８４に注入賦
形され、そこで、化学反応が進んで固化する（同図
（ｃ））。液状混練樹脂組成物Ｍがキャビティ８４内で
完全に固化し、封止性樹脂枠７が光熱ハイブリッドパネ
ル本体１Ｃ’の周縁部に成形と同時に装着されると、光
熱ハイブリッドパネル本体１Ｃ’と封止性樹脂枠７との
一体物を合わせ金型８から脱型し、所定の時間、所定の
温度下の乾燥炉に入れて乾かすと、図１７に示すような
この例の光熱ハイブリッドパネル１Ｃが完成する。

【００３６】このように、この第３実施例の構成によれ
ば、上述の第２実施例と略同様の効果を得ることができ
る。これに加えて、第２実施例では、枠加工工程、枠組
立工程を必要とする金属製のフレームに代えて、封止性
樹脂枠としたので、一段と安価に製造でき、しかも、一
段と軽量となる。また、ブチルゴム等による煩雑な封止
工程も省略できるので、全体として、作業が簡易とな
る。

【００３７】なお、上述の第３実施例では、シリコンゴ
ム等の堰止め部材８３の助けを借りて、実効的なキャビ
ティ８４を画成するようにしたが、表型８１と裏型８２
とを合わせるだけで、所望のキャビティが得られる場合
には、堰止め部材８３を省略できる。また、上述の第３
実施例では、封止性樹脂枠７の原料として、２液硬化型
ウレタン樹脂原料を用いたが、これに限らず、２液混合
硬化型エポキシ樹脂を用いても良い。また、２液混合硬
化型樹脂に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタ
ール、ポリエチレンテレフタレート、塩素化ポリエチレ
ン、ポリスチレン、ポリエステルアミド、ポリフェニレ
ンスルフィド、ポリエーテルエステル、軟質ポリ塩化ビ
ニル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エス
テル、ポリメタクリル酸メチル、フッ素樹脂、サルホン
樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩
化ビニリデン共重合体、ポリビニルブチラール、ポリ弗
化ビニリデン、スチレン−アクリル共重合体等の熱可塑
性樹脂、シリコーン樹脂、ユリア樹脂、メリア樹脂、メ
ラミン・フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、金属含有プ
ラスチック、ガラス繊維と複合化した強化樹脂を、耐湿
性、耐火性、弾力性、耐候性等の要求に応じて、好適な
原料として挙げることができる。また、封止性樹脂枠７
に代えて、図１８に示すように、成形促進剤を添加され
たブチルゴム等の封止性ゴム枠７ａを用いても良い。ま
た、上述の樹脂成形品は、封止性樹脂枠７として、封止
機能と枠機能とを合わせ持つものであるが、これに限ら
ず、例えば、封止機能を粘着性のあるブチルゴム等に持
たせ、樹脂成形品には枠機能だけを持たせても良く、逆
に、封止機能だけを持たせ、別途金属枠を用いるように
しても良い。

【００３８】◇第４実施例 次に、この発明の第４実施例について説明する。図１９
は、この発明の第４実施例である光熱ハイブリッドパネ
ル１Ｄの構成を一部破断して示す一部破断斜視図、ま
た、図２０は、図１９のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
この第４実施例の光熱ハイブリッドパネル１Ｄは、封止
性樹脂枠７を有し、この封止性樹脂枠７によって、太陽
電池パネルと集熱パネルとが一体化される点で、上述の
第３実施例のそれと共通するが、太陽電池パネル２の電
力出力用リード線２６ａ，２６ａを、パネル周端部から
ではなく、図１９及び図２０に示すように、パネル下面
から引き出すようにした点で第３実施例と相違する。す
なわち、この例の集熱パネル３Ｄにおいて、底板部３２
ｄ下面の所定の部位には、図１９及び図２０に示すよう
に、太陽電池パネル２裏面に到達するまでに上方に突隆
した上方突隆凹部３７が設けられていて、この上方突隆
凹部３７の上底部３７ａに穿設された貫通孔Ｐを介し
て、太陽電池パネル２の電力出力用リード線２６ａ，２
６ａが外部に引き出されている。上方突隆凹部３７に
は、図２０に示すように、端子ボックス９が取着されて
いて、この端子ボックス９には電力出力用リード線２６
ａ，２６ａと外部ケーブル２６ｂ，２６ｂとを接続する
端子接続台９１と図示せぬ太陽電池保護用ダイオードと
が収納されている。また、上方突隆凹部３７と側板部３
３との間には、図１９に示すように、外部ケーブル２６
ｂ，２６ｂを側板部３３の外方に導くための上部有底・
下部開放のガイド溝３８が設けられている。なお、上方
突隆凹部３７の上底部３７ａや仕切用リブ３４，３４，
…の上面と太陽電池パネル２裏面との間には、熱媒Ｗの
外部漏洩を防止するために、図２０に示すように、ブチ
ルゴム等の粘着性の封止部材５Ｃ，５Ｃ，…が貼られて
水密構造になされている。

【００３９】このように、この第４実施例の構成によれ
ば、第３実施例において述べたと略同様の効果を得るこ
とができる。加えて、屋根面と光熱ハイブリッドパネル
１Ｄとの間に隙間がなくても、外部ケーブル２６ｂ，２
６ｂをガイド溝３８経由で屋根の棟や軒先やけらば側に
設けられた屋根引き込み口まで配索することが可能とな
る。同様に、屋根と光熱ハイブリッドパネル１Ｄとの間
に隙間がなくても、端子ボックス９を上方突隆凹部３７
に設置できる。また、上方突隆凹部３７の上底部３７ａ
や仕切用リブ３４，３４，…の上面と太陽電池パネル２
裏面とをブチルゴム等の封止部材５Ｃ，５Ｃ，…で水密
状態に接着することにより、パネル２，３Ｄ間の接着接
合面積が大きくなり、しかも、接着接合箇所が分散する
ので、パネル２，３Ｄ間の接着強度が一段と向上し、熱
媒Ｗの液圧に充分耐えられる構造となる。

【００４０】なお、上述の第４実施例においては、上方
突隆凹部３７と側板部３３との間に、外部ケーブル２６
ｂ，２６ｂを側板部３３の外方に導くための上部有底・
下部開放のガイド溝３８が設けるようにしたが、これに
代えて、図２１に示すように、ガイド管３９を設けるよ
うにしても良い。また、上方突隆凹部３７、ガイド溝３
８は、第１実施例において述べた上板部３１付きの集熱
パネル３Ａにも適用できる。

【００４１】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、シリコン
セルは、単結晶、多結晶、アモルファスのいずれでも良
い。また、シリコンセルに限らず、必要に応じて、化合
物半導体太陽電池セル、有機半導体太陽電池セルでも良
い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の中核を
なす請求項１記載の構成によれば、集熱パネルを中空略
箱形の簡易な構造とし、この箱形構造の中空内部の（仕
切用リブを除く）略全体を熱交換用流体が通流するパネ
ル内流路とし、その上板部を熱交換用伝熱板として、太
陽電池パネルの裏面に当接するようにしたので、太陽電
池パネルの裏面全域から太陽熱が均等に熱交換用流体へ
伝熱される。これにより、集熱効率が一段と向上し、こ
の結果、太陽電池セルの温度上昇も全体的にかつ均一に
低減できるため、電力変換効率も一段と向上する。

【００４３】また、この発明の別の中核をなす請求項３
記載の構成によれば、集熱パネルから請求項１記載の上
板部を廃して、上方開放の中空略箱形の構造とし、太陽
電池パネルの裏面カバー材を熱交換用伝熱板としたの
で、伝熱経路が減る上、熱交換用流体と太陽電池パネル
の裏面カバー材とが直接接触するため、熱交換用流体へ
の伝熱量が多くなる。この結果、集熱効率がさらに一段
と向上し、これに伴い、太陽電池セルの温度上昇もさら
に低減できるため、電力変換効率もさらに一段と向上す
る。

【００４４】また、請求項１０乃至１３記載の構成によ
れば、枠加工工程、枠組立工程を必要とする金属製の枠
体に代えて、光熱ハイブリッドパネルの周端部を封止す
る封止機能と、太陽電池パネルと集熱パネルとを一体的
に保持する枠機能とを備えた高分子の封止性枠体を用い
るので、一段と安価に製造でき、しかも、一段と軽量と
なる。また、ブチルゴム等による煩雑な封止工程も省略
できるので、全体として、作業が簡易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である光熱ハイブリッド
パネルを構成する太陽電池パネルの外観斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】同光熱ハイブリッドパネルを構成する集熱パネ
ルを一部破断して示す一部破断斜視図である。

【図５】同光熱ハイブリッドパネルの構成を分解して示
す分解斜視図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図７】図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図８】同光熱ハイブリッドパネルを屋根に設置した住
宅ソーラシステムハウスを模式的に示す模式的断面図で
ある。

【図９】同集熱パネルの動作の説明に用いられる説明図
である。

【図１０】第１実施例の変形例に係る集熱パネルの構成
を一部破断して示す一部破断斜視図である。

【図１１】この発明の第２実施例である光熱ハイブリッ
ドパネルの構成を分解して示す分解斜視図である。

【図１２】図１１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【図１３】図１１のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。

【図１４】この発明の第３実施例に用いられる光熱ハイ
ブリッドパネル本体の構成を分解して示す分解斜視図で
ある。

【図１５】同実施例である光熱ハイブリッドパネルの構
成を一部破断して示す一部破断斜視図である。

【図１６】同光熱ハイブリッドパネル本体に樹脂封止枠
を取り付ける方法を工程順に示す製造工程図である。

【図１７】完成した同光熱ハイブリッドパネルの構成を
示す断面図である。

【図１８】第３実施例の変形例に係る光熱ハイブリッド
パネルの概略構成を示す断面図である。

【図１９】この発明の第４実施例である光熱ハイブリッ
ドパネルの構成を一部破断して示す一部破断斜視図であ
る。

【図２０】図１９のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。

【図２１】第４実施例の変形例に係る光熱ハイブリッド
パネルの一部構成を示す部分断面図である。

【図２２】従来における光熱ハイブリッドパネルの構成
を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 光熱ハイブリッドパネル １Ｃ’ 光熱ハイブリッドパネル本体 ２ 太陽電池パネル ２１ シリコンセル（シリコン太陽電池セル） ２２ 透明ガラス基板 ２４ 裏面保護カバー材（裏面カバー材） ２６ａ 電力出力用リード線 ２６ｂ 外部ケーブル（外部リード線） ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 集熱パネル ３１ 上板部（熱交換用伝熱板） ３２，３２ｄ 底板部（基板） ３３ 側板部 ３４ 仕切用リブ ３５ａ 流入口 ３５ｂ 流出口 ３６ フランジ ３７ 上方突隆凹部 ３７ａ 上底部 Ｐ 貫通孔 ３８ ガイド溝 ３９ ガイド管 Ｆａ，Ｆｂ パネル内流路 ５Ｃ 封止部材（水密封止構造） ７ 封止性樹脂枠（封止部材、枠体） ７ａ 封止性ゴム枠（封止部材、枠体） Ｓ 太陽熱 Ｗ 熱媒（熱交換用流体） ８ 合わせ金型 ８１ 表型 ８２ 裏型 ８３ キャビティ形成用堰止め部材（堰止め） ８４ 実効的なキャビティ Ｍ 液状混練樹脂組成物（封止部材組成物、合成樹
脂組成物） ９ 端子ボックス ９１ 端子接続台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加納 正史 大阪市北区西天満２−４−４ 積水化学工 業株式会社内 (72)発明者 杉田 循 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 田中 正雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 千田 純 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 藤井 哲 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽光から電力を取り出すと共に熱エネ
   ルギの有効活用を図るために、太陽電池パネルの裏面
   に、集熱パネルを伝熱的に結合して構成される光熱ハイ
   ブリッドパネルであって、 前記集熱パネルは、熱交換用流体に太陽熱を伝熱する熱
   交換用伝熱板である上板部と、基板である底板部と、該
   底板部の周端部に沿って起立する側板部とによって中空
   略箱形に構成され、かつ、前記側板部の内側であって底
   板部の上面に配設された複数の仕切用リブによって、前
   記熱交換用流体のパネル内流路が形成され、さらに、前
   記側板部に前記熱交換用流体の流入口と流出口とが設け
   られていることを特徴とする光熱ハイブリッドパネル。
2. 【請求項２】 前記集熱パネルにおいて、前記底板部下
   面の所定の部位には、前記上板部裏面に到達するまでに
   上方に突隆する上方突隆凹部が設けられていて、該上方
   突隆凹部の上底部と前記上板部とに軸心を略共通にして
   それぞれ穿設された第１及び第２の貫通孔を介して、 前記太陽電池パネルの電力出力用リード線が外部に引き
   出され、 かつ、前記上底部と前記上板部との間は、水密封止構造
   になされていることを特徴とする請求項１記載の光熱ハ
   イブリッドパネル。
3. 【請求項３】 前記集熱パネルは、基板である底板部
   と、該底板部の周端部にて起立する側板部とによって上
   方開放の中空略箱形に構成され、 前記上板部に代えて、前記太陽電池パネルの裏面カバー
   材が、前記パネル内流路を流れる熱交換用流体に太陽熱
   を伝熱する前記熱交換用伝熱板を兼ねていることを特徴
   とする請求項１記載の光熱ハイブリッドパネル。
4. 【請求項４】 前記集熱パネルの前記側板部の上面から
   外方に、前記太陽電池パネルの裏面周縁部に当接するた
   めのフランジが延設されていることを特徴とする請求項
   ３記載の光熱ハイブリッドパネル。
5. 【請求項５】 前記集熱パネルにおいて、前記底板部下
   面の所定の部位には、前記太陽電池パネル裏面に到達す
   るまでに上方に突隆する上方突隆凹部が設けられてい
   て、該上方突隆凹部の上底部に穿設された貫通孔を介し
   て、 前記太陽電池パネルの電力出力用リード線が外部に引き
   出され、 かつ、前記上底部と前記太陽電池パネル裏面との間は、
   水密封止構造になされていることを特徴とする請求項３
   又は４記載の光熱ハイブリッドパネル。
6. 【請求項６】 前記上方突隆凹部には、前記電力出力用
   リード線と外部リード線とを接続する端子接続台と太陽
   電池保護用ダイオードとを収納した端子ボックスが取着
   されていることを特徴とする請求項２又は５記載の光熱
   ハイブリッドパネル。
7. 【請求項７】 前記集熱パネルにおいて、前記上方突隆
   凹部と前記側板部との間には、前記上方突隆凹部の貫通
   孔を介して引き出された前記太陽電池パネルの電力出力
   用リード線又はこれに接続される外部リード線を前記側
   板部の外方に導くためのガイド管又は上部有底・下部開
   放のガイド溝が設けられていることを特徴とする請求項
   ２，５又は６記載の光熱ハイブリッドパネル。
8. 【請求項８】 前記集熱パネルは、合成樹脂の射出成形
   品であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１に
   記載の光熱ハイブリッドパネル。
9. 【請求項９】 前記光熱ハイブリッドパネルの周端部が
   高分子の封止部材によって封止されていることを特徴と
   する請求項１乃至８の何れか１に記載の光熱ハイブリッ
   ドパネル。
10. 【請求項１０】 前記封止部材は、前記太陽電池パネル
    と前記集熱パネルとを一体的に固着する枠体も兼ねてい
    ることを特徴とする請求項９記載の光熱ハイブリッドパ
    ネル。
11. 【請求項１１】 前記太陽電池パネルの表側の外形に対
    応した内面形状を有する表型と前記集熱パネルの裏側の
    外形に対応した内面形状を有する裏型とで概略構成され
    る合わせ金型の中に、前記光熱ハイブリッドパネル本体
    を、その周端部周りにのみ実効的なキャビティを生じさ
    せる態様に収納位置決めした後又は収納堰止めした後、
    前記キャビティに高分子の封止部材組成物を注入賦形固
    化することで、前記封止部材を前記光熱ハイブリッドパ
    ネル本体の周端部周りに成形装着したことを特徴とする
    請求項９又は１０記載の光熱ハイブリッドパネルの製造
    方法。
12. 【請求項１２】 前記高分子の封止部材組成物は、少な
    くとも合成樹脂組成物又はゴム組成物からなることを特
    徴とする請求項１１記載の光熱ハイブリッドパネルの製
    造方法。
13. 【請求項１３】 前記合成樹脂組成物は、主剤と硬化剤
    とを混合して生成される２液混合硬化タイプの合成樹脂
    組成物であることを特徴とする請求項１２記載の光熱ハ
    イブリッドパネルの製造方法。