JPS60242683A - 太陽熱電変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は太陽光を変換し、電力として取り出すことの
できる太陽熱電変換素子に関するものである。

［従来技術］ 従来から太陽の光エネルギーの利用の仕方は各種あり、
その多くが実用化されている。最も一般的なのは、太陽
熱を給湯や暖房さらには冷房に利用するもので、利用率
としては給湯用が一番高く、冷房用は低い。太陽熱電変
換の例どして太陽熱で高温・高圧の熱媒を作り、フロン
タービン等で発電機を駆動し発電するものがある。しか
し、太陽熱発電に使用される太陽熱コレクターは、高価
な集光装置を必要とし、また集熱温度が高いため集熱系
、熱搬送系における熱損失が大きく、さら°にタービン
を駆動させるための補機を必要とすることから効率およ
び価格面から、実用的な発電コストに到達するまでには
至っていないし、蜆模としても比較的大きなものに限定
せざるを得ないという欠点があった。

また、太陽光を直接電力に変換する方法には太陽電池が
あり、シリコン形、アモルファス形、ガリウムヒ素形な
ど効率向上と価格低減のための研究開発が強力に進めら
れており、特殊地域の電力供給や、電卓の電源など身近
な製品にも応用されている。太陽電池は半導体技術の急
速な進歩により改良がめざましく、特にアモルファス形
は民生用として今後に大きな期待がよせられている。し
かし、一般家庭の電力を一部まかなえるほどの従量電灯
との価格競争力はなく、まだ、高価であるという欠点が
あった。

［発明の概要］ この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためなされたもので、真空にされた透明管内に集熱板を
設け、この集熱板に熱電対列の高温側接続点を接合し、
低温側接続点との間に大きな温度差を作り出すことによ
り、安い価格で効率よく太陽光を電力に変換できる太陽
熱電変換素子を提供することを目的としている。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例について説明する。

第１図は、この発明の一実施例の太陽熱電変換素子の要
部断面図で、第２図は第１図のｘ−ｘ　′線断面図であ
る。図中、（１）は両端が溶着により密閉され、真空断
熱の効果が十分発揮できるまで真空度が高められたガラ
ス製の透明管、（２）は上記透明管（１）の円筒断面の
上半分に配設された熱伝導性の良好な材質、例えば、ア
ルミニウム板等でその断面が略ハの字形の集熱板、（３
）はこの集熱板（２）の頂点部に集熱板を折り曲げるこ
とにより成形された逆（）の字形の素子挟持部、（４）
は上記集熱板（２）の上面に施されｌ〔太陽光の吸収率
が高く、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜である。

なお、上記集熱板（２）の裏面は赤外線の放・射率が小
さいアルミニウムの地肌のままにしである。

（５）は上記透明管（１）の円筒断面の縦の中心線上に
配置された熱的および電気的な絶縁特性のよい材質、例
えば、雲母板よりなる素子基板、（６）はこの素子基板
の片面にプリント配線されたゼーベック効果により熱起
電力を発生する熱電対列で、上部に高温側接続点（ア）
を、下部に低温側接続点（８）を有している。上記熱電
対列（６）はいくつかの並列のグループに分かれており
、各グループ内の熱雷対は直列に接続され、熱起電力を
高めている。熱雷対を構成する２種類の材質は高温真空
中での耐久性があり、かつ、熱起電力の大きいものを選
択し、また、プリント配線の導体断面積は、導電度、熱
伝導率等を考慮して決定する。（９）は上記高温側接続
点（７）の表面を被う雲母板からなる絶縁板であり、こ
の絶縁板（９）と上記高温側接続点（７）、素子基板（
５）の３者は上記素子挟持部（３）に挟持されている。

（１０）は上記透明管（１）内に、熱的および電気的な
絶縁特性のよい材質よりなる素子基板（５）を、上記透
明管（１）の円筒断面の縦の中心線上に配置するための
膨張係数が小さく熱的絶縁特性のよい材質よりなる支持
板である。

（１１）は上記熱電対列（６）の両端に取付けられたリ
ード線で、上記透明管（１）の端部よりジメット線を介
して外部へ引き出されている。

次に、上記の太陽熱電変換素子の動作について述べる。

上記のように構成された太陽熱雷変換素子は、複数本ま
とめられ適当な傾斜で南向きに配置される。晴天時、太
陽光は透明管（１）を透過し集熱板（２）表面へ入射し
、ここで選択吸収膜（４）により吸収され集熱板（２）
の渇痕を高める。集熱板（２）は、いわゆる空焼き状態
に置かれその到達温度はその時の日ｇＡ量と外気混、選
択吸収膜（４）の吸収率、放射率特性、真空度、集熱板
（２）と素子基板（５）の集放熱面積によって決まる。

実際に得られる温度は快晴時では２００〜２５０℃に達
する。集熱板（２）の熱は素子基板（５）と絶縁板（９
）を介して熱電対列（６）′の高温側接続点（７）へ伝
えもれる。高温側接続点（７）の熱は熱電対列（６）と
素子基板（５）を通り低温側接続点（８）へ伝導し、低
温側接続点（８）の温度を若干高める。しかし、熱電対
列（６）の高温側接続点（７）と低温側接続点（８）に
は大きな温度差が生じ、ゼーベック効果により熱起電力
を発生し、リード線（１１）より電力として取り出し利
用することができる。

なお、上記実施例では、透明管（１）を円形断面として
いたが、この形状は必要に応じて楕円形にしてもよい。

また、上記実施例では、熱電対列（６）を素子基板（５
）の片面にのみ設けていたが、両面に設けて相互間を直
列接続することにより、より大きな熱起電ノＪ１または
、相互間を並列接続することによりより大きな電流を得
ることができる。

さらに、熱電対列（６）の高温側接続点（７）、低温側
接続点（８）の温度差を拡大するために、低温側接続点
（８）に放熱用のフィンを取付けたり、または、放射に
よる冷却を促進するため赤外放射率の大きい膜を低温側
接続点（８）表面に施こしたりするとより大きな効果を
得ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、真空に保たれた透明
管内に集熱板を設（プ、この集熱板に熱電対列の高温側
接続点を接合し、低温側接続点を集熱板より離れた場所
に位置覆るよう構成したので、真空断熱状態で効果よく
集熱板に集熱でき、そこに熱電対列の高温側接続点を接
合しているから、熱電対列の高低温部に大きな温度差が
得られ、効率よく太陽光を電力に変換できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の太陽熱電変換素子を示す
要部断面図、第２図は第１図のｘ−ｘ”轢断面図である
。 図中、（１）・・・透明管、（２）・・・集熱板、（４
）・・・選択吸収膜、　（５）・・・素子基板（６）・
・・熱電対列、　（７）・・・高温側接続点、（８）・
・・低温側接続点、（１０）・・・リード線°、である
。 なお、図中、同一符号および同一記号は、同一または相
当部分を示す。 代理人　大君　増雄　外２名

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　両端が閉塞され内部が真空に保たれた透明管と
   、上記透明管内の円筒断面の上部に配設されその上面に
   選択吸収膜処理を施こした集熱板と、熱的および電気的
   な絶縁材料からなる素子基板上に形成した熱電対列から
   なり、上記集熱板に熱電対列の高温側接続点を接合する
   と共に低温側接続。 点を集熱板より離れた場所に配設したことを特徴とする
   太陽熱電変換素子。
2. （２）　前記熱電対列を熱的および電気的な絶縁材料か
   らなる素子基板上にプリント配線してなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の゛太陽熱電変換素子。
3. （３）　前記集熱板をその断面路ハの字形に形成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽熱電変
   換素子。