【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽光発電を行うための太陽電池モジュールと、その温度上昇を抑え、かつ太陽光エネルギーを利用するための太陽熱回収装置とを、それらの周縁部に外枠を取り付けて一体化した構造の複合型太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来例１の複合型太陽電池モジュールＭ１を示す。これは、同図に示すように、太陽電池モジュール２１と、その裏面に伝熱的に直接固着したアルミニウム製の集熱パネル２２とを、その周縁部に枠部材２３を取り付けて一体化したものである。
【０００３】
太陽電池モジュール２１は、表面側から透明保護板２１ａ、熱伝導率の低い上部介挿材２１ｂ、太陽電池セル２１ｃ、熱伝導率の高い下部介挿材２１ｄとなっていて、太陽電池セル２１ｃの表面側からの放熱量よりも、裏面側からの放熱量が相対的に大きくなるように設定されている。
【０００４】
集熱パネル２２は、下部介挿材２１ｄからの熱を集熱板２２ａで吸収し、吸収した熱を同集熱板２２ａに配設した通水管２２ｂに流す水で熱交換によって回収する構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
実施例１の複合型太陽電池モジュールＭ１によれば、上述のような構成となっているので、これを用いて太陽電池アレイを構成したとき、冬期のように太陽熱の弱いときでも、集熱パネル２２によって太陽熱を効率よく回収し、これを暖房などの熱源として有効に利用することができる。
【０００６】
図６は、従来例２の複合型太陽電池モジュールＭ２を示す。これは、同図に示すように、太陽電池モジュール３１と、その裏面側に空間部３２を挟んで配置した集熱板３３とを、それらの外周部に外枠３４を取り付けて一体化し、外枠３４に空間部３２の開口部となる通気用切欠き部３２ａを少なくとも２個設けたものである。
【０００７】
太陽電池モジュール３１は、白板強化ガラス３１ａ，３１ｂと充填材３１ｃと太陽電池セル３１ｄとで構成されている。
【０００８】
切欠き部３２ａは、太陽電池アレイを構成したときに隣接する他の複合型太陽電池モジュールＭ２の切欠き部３２ａに接続可能な位置に設けられている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
実施例２の複合型太陽電池モジュールＭ２によれば、上述のような構成となっているので、これを用いて太陽電池アレイを構成したとき、冬期のように太陽熱の弱いときでも太陽熱とこれを吸収した集熱板３３とによって過熱された空気を、切欠き部３２ａによって連通した空間部３２を通して建物内に導き、その暖房に供することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１０３０８７号公報（２頁、３頁、５頁、図２）
【特許文献２】
特開平１０−１５９２０１号公報（２頁〜６頁、図１、図６）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１の複合型太陽電池モジュールＭ１にあっては、上述のように、集熱パネル２２によって太陽熱を吸収し、太陽電池モジュール２１の裏側の温度上昇を抑え、同モジュール２１の発電効率が低下しないようにしている。太陽電池の発電効率は、春秋期のように太陽熱が比較的弱く、少ないときは高く、夏期のように太陽熱が強く、多いときは低くなるからである。
【００１２】
しかし、真夏になって気温が３０℃を超えるようになると、太陽熱の集熱パネル２２による回収が行われても、同パネル２２に蓄熱された熱によって、太陽電池モジュール２１の裏側の温度が上昇し、同モジュール２１が８０℃を越える高温環境におかれるようになり、その発電効率が著しく低下する。
【００１３】
これは、集熱パネル２２が太陽電池モジュール２１の裏面に固着され、熱伝導率の高い下部介挿材２１ｄから放出される熱を一度に多量に吸収して蓄熱することになるためである。
【００１４】
一方、実施例２の複合型太陽電池モジュールＭ２の場合は、上述のように、太陽熱が弱く、日射量が少ない冬期に、太陽熱と集熱板３３によって加熱された空気を、切欠き部３２ａと空間部３２とで形成されるダクトを通して屋内暖房に利用できるようにしている。
【００１５】
しかし、夏期には、加熱された空気をダクトを通して建物の外に放出して太陽電池モジュール３１の裏側の温度上昇を抑えなければならないので、折角の太陽熱を有効に利用できない。
【００１６】
また、夏期に、加熱された空気をダクトを通して建物の外に放出するとしても、太陽熱と集熱板３３によって吸収された太陽熱とをダクト中の空気のみで熱交換によって回収して放出することになるので、回収効率が悪く、太陽電池モジュール２１の裏面の温度上昇を効果的に抑えることができない。このため、太陽電池としての発電効率が低下する。
【００１７】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、夏期、特に、気温が３０℃を超えるような真夏であっても、太陽熱による発電効率の低下を効果的に抑えることができ、かつ太陽電池モジュールが受ける太陽熱を年間を通じて有効に利用することができる複合型太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明が上記課題を解決するために提供する複合型太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールと、その裏面側に空間部を挟んで配置した熱媒路を設けた集熱パネルとを、それらの周縁部に外枠を取り付けて一体化し、かつ外枠に空間部の第１開口部と熱媒路の第２開口部とを、それぞれ少なくとも２個設けてなる複合型太陽電池モジュールであって、前記第１開口部と第２開口部とは、太陽電池アレイを構成したときに隣接する他の複合型太陽電池モジュールの第１開口部と第２開口部とに、それぞれ接続可能な位置に設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を実施例によって図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は実施例の複合型太陽電池モジュールＭの表面側から見た平面図、図２は同じく裏面側から見た平面図、図３は同モジュールＭの正面図、図４は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
実施例の複合型太陽電池モジュールＭは、図１〜図４に示すように、太陽電池モジュール１と、その裏面側に空間部２を挟んで前記モジュール１と平行に配置した集熱パネル３とを、それらの周縁部にアルミニウム製の外枠４を取り付けて一体化したものである。
【００２２】
外枠４は、上枠４ａと下枠４ｂとからなり、両枠は分割部Ｃにおいて、分割、接合できる構成となっている。分割すれば、後述する太陽電池モジュール１部分と集熱パネル３部分とに分離することができるので、それぞれ個別に交換または保守をすることができる。
【００２３】
太陽電池モジュール１は、この実施例では、２枚のガラス板１ａ，１ｂの間の充填材１ｃの中に太陽電池セル１ｄを封入したガラスパッケージ構造となっている。
【００２４】
集熱パネル３は、基板３ａの下面に通水管３ｂを３５本（図２では模式的に示してある）、並列配置して一体に固定し、各通水管３ｂの両端部を同基板３ａの下面に固定した前後一対のヘッダー３ｃに接続した構造となっている。基板３ａと通水管３ｂとヘッダー３ｃは、熱伝導性に優れた耐熱性樹脂で作られている。
【００２５】
空間部２は、外枠４の長さ（前後）方向両端に位置する前後一対の側枠に設けた第１開口部４ｃ、４ｃを通して外部に通じている。
【００２６】
第１開口部４ｃ、４ｃは、複合型太陽電池モジュールＭで太陽電池アレイを構成したとき、隣接する他のモジュールＭの第１開口部４ｃ、４ｃと突き合わされて接続される位置に設けられている。
【００２７】
集熱パネル３のヘッダー３ｃは、その両端部と中央部に延伸管５がそれぞれ接続され、その先端開口部５ａは外枠４の外部に通じている。各延伸管５は基板３ａと通水管３ｂと同じ熱伝導性に優れた耐熱性樹脂で作られている。この開口部５ａは、この発明にいう第２開口部であり、通水管３ｂとヘッダー３ｃと延伸管５がこの発明にいう熱媒路を形成し、この中を通す水が熱媒である。
【００２８】
第２開口部５ａは、複合型太陽電池モジュールＭで太陽電池アレイを構成したとき、隣接する他のモジュールＭの第２開口部５ａと図外の連結管によって接続可能となっている。
【００２９】
６は、集熱パネル３の裏面側に充填した発泡樹脂からなる断熱材で、熱媒である水からの放熱を抑えるためのものである。必要に応じ設けることができる。
【００３０】
なお、集熱パネル３の上面には、必要に応じ、透明な強化ガラス板を積層することができる。
【００３１】
上記構成の複合型太陽電池モジュールＭ（以下、モジュールＭという）を用いて住宅の屋根の傾斜面に太陽電池アレイを構成する場合は、例えば、次の要領で行う。
【００３２】
（１）モジュールＭを上下左右方向に碁盤目状に並べて第１開口部４ｃを接続し、上下方向に並ぶ各モジュールＭの間に、上下方向に貫通する空気の自然換気路（ダクト）を形成する。このダクトによる自然換気は、その上下を閉じることによって行われないようにすることができる。
【００３３】
（２）互に隣接するモジュールＭの第２開口部５ａを連結管によって接続する。
【００３４】
（３）最上段のモジュールＭの外部に通じる第２開口部５ａのうちの少なくとも１つを水の供給口とし、最下段のモジュールＭの外部に通じる第２開口部５ａのうちの少なくとも１つを水の排出口として残し、その他の第２開口部を全部封止する。このようにして、隣接する集熱パネル３の間に熱媒である水の流路を形成する。
【００３５】
次に、上記構成の太陽電池アレイの作用を説明する。
【００３６】
（１）冬期のように、太陽熱の弱く少ないときは、空気の自然換気路を閉じて、太陽熱によって加熱された空気を外気へ放出しないようにすることができる。そして、加熱された太陽電池モジュール１と加熱された空気から放出される太陽熱は、集熱パネル３で吸収して、これに通す水で効率よく回収し、これを浴湯や暖房などの熱源として有効に利用することができる。
【００３７】
また、太陽電池モジュール１の裏側の温度は、上述のように、加熱された空気は外気へ放出しないようにして春秋期のレベルに保持し、モジュール１の発電効率を春秋期におけると同じ程度に保持することができる。
【００３８】
（２）一方、夏期、特に、気温が３０℃を超えるような暑い時期のように、太陽熱が強く多いときは、空気の自然換気路を開いて、太陽熱によって加熱された空気を、下から上へ向って流れる自然換気によって外気へ放出することができる。
【００３９】
そして、加熱された太陽電池モジュール１と加熱された空気から放出される太陽熱は、集熱パネル３に通す水で熱交換によって効率よく回収し、これを浴湯や暖房などの熱源として有効に利用することができる。
【００４０】
また、強く多量の太陽熱を受けて集熱パネル３が加熱され、高熱を多量に蓄熱しても、その輻射熱は、自然換気路を流れる空気で断熱される。流れる空気が断熱層として機能するためである。その結果、太陽電池モジュール１の温度環境を高くても６０℃程度に抑えることができ、したがって、太陽電池モジュール１の発電効率の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、複合型太陽電池モジュールＭは、太陽電池セル１ｄの間隔を調整することによって、太陽電池アレイを構成したときの、発電量と集熱量を相対的に可変することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、上述のような構成としたので、夏期であっても、太陽熱による発電効率の低下を効果的に抑えることができ、かつ太陽電池モジュールが受ける太陽熱を年間を通じて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の複合型太陽電池モジュールの表面側から見た平面図
【図２】図１の複合型太陽電池モジュールの裏面側から見た平面図
【図３】図１の複合型太陽電池モジュールの正面図
【図４】図１のＡ−Ａ断面図
【図５】従来例１の複合型太陽電池モジュールの断面図
【図６】従来例２の複合型太陽電池モジュールの断面図
【符号の説明】
Ｍ 複合型太陽電池モジュール
１ 太陽電池モジュール
１ａ、１ｂ ガラス板
１ｃ 充填材
１ｄ 太陽電池セル
２ 空間部
３ 集熱パネル
３ａ 基板
３ｂ 通水管
３ｃ ヘッダー
４ 外枠
４ａ 上枠
４ｂ 下枠
４ｃ 第１開口部
５ 延伸管
５ａ 第２開口部
６ 断熱材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention integrates a solar cell module for performing photovoltaic power generation, a solar heat recovery device for suppressing the temperature rise thereof, and utilizing solar energy, by attaching an outer frame to a peripheral portion thereof. The present invention relates to a composite solar cell module having a structure.
[0002]
[Prior art]
Figure 5 shows a composite solar cell module M 1 of the conventional example 1. This is, as shown in the figure, a solar cell module 21 and an aluminum heat collecting panel 22 that is heat conductively fixed directly on the back surface thereof, and is integrated by attaching a frame member 23 to the peripheral edge thereof. It is.
[0003]
The solar cell module 21 includes a transparent protective plate 21a, an upper interposer 21b having a low thermal conductivity, a solar cell 21c, and a lower interposer 21d having a high thermal conductivity from the front side. The heat radiation from the back side is set to be relatively larger than the heat radiation from the front side.
[0004]
The heat collecting panel 22 has a configuration in which heat from the lower interposer 21d is absorbed by the heat collecting plate 22a, and the absorbed heat is recovered by heat exchange with water flowing through a water pipe 22b provided in the heat collecting plate 22a. (For example, see Patent Document 1).
[0005]
According to the composite solar cell module M1 of the first embodiment, since the configuration is as described above, when a solar cell array is configured using the same, heat collection can be performed even when solar heat is weak as in winter. The solar heat is efficiently collected by the panel 22 and can be effectively used as a heat source for heating or the like.
[0006]
Figure 6 shows a composite solar cell module M 2 of the second conventional example. As shown in the figure, the solar cell module 31 and the heat collecting plate 33 disposed on the back side of the solar cell module 31 with the space portion 32 interposed therebetween are integrated by attaching an outer frame 34 to the outer peripheral portion thereof. The frame 34 is provided with at least two cutout portions 32a for ventilation, which are openings of the space portion 32.
[0007]
The solar cell module 31 includes white plate strengthened glass 31a, 31b, a filler 31c, and a solar cell 31d.
[0008]
Notch 32a is provided in a position where it can be connected to another notch 32a of the composite solar cell module M 2 adjacent when a solar cell array (for example, see Patent Document 2.).
[0009]
According to the composite solar cell module M2 of the second embodiment, since the solar cell array has the above-described configuration, when the solar cell array is configured using the solar cell array M2, even when the solar heat is weak as in winter, the solar heat and the solar cell The air superheated by the heat collecting plate 33 that has absorbed the air can be guided into the building through the space 32 communicated by the notch 32a, and can be used for heating the building.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-103087 (page 2, page 3, page 5, FIG. 2)
[Patent Document 2]
JP-A-10-159201 (pages 2 to 6, FIGS. 1 and 6)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the complex type solar cell module M 1 of the conventional example 1, as described above, to absorb solar heat by the heat collection panel 22, reduce the temperature rise on the back of the solar cell module 21, the power generation efficiency of the module 21 I try not to lower it. This is because the power generation efficiency of the solar cell is relatively weak as in spring and autumn, high when the solar heat is small, high when the heat is strong as in summer, and low when the heat is high.
[0012]
However, when the temperature exceeds 30 ° C. in the middle of summer, even if the solar heat is collected by the heat collecting panel 22, the heat stored in the panel 22 increases the temperature on the back side of the solar cell module 21. However, the module 21 is placed in a high-temperature environment exceeding 80 ° C., and the power generation efficiency is significantly reduced.
[0013]
This is because the heat collection panel 22 is fixed to the back surface of the solar cell module 21 and absorbs a large amount of heat released from the lower interposer 21d having high thermal conductivity at a time to store the heat.
[0014]
On the other hand, in the case of the composite solar cell module M 2 of the second embodiment, as described above, solar weak, in winter is low solar radiation, the air heated by the solar heat and the heat collecting plate 33, notch portions 32a It can be used for indoor heating through a duct formed by the space and the space 32.
[0015]
However, in the summer, heated air must be released to the outside of the building through a duct to suppress the temperature rise on the back side of the solar cell module 31, so that the solar heat at the corner cannot be effectively used.
[0016]
Further, even if the heated air is released outside the building through the duct in summer, the solar heat and the solar heat absorbed by the heat collecting plate 33 are collected and released by heat exchange only with the air in the duct. Therefore, the recovery efficiency is poor, and the temperature rise on the back surface of the solar cell module 21 cannot be effectively suppressed. For this reason, the power generation efficiency of the solar cell decreases.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and effectively suppresses a decrease in power generation efficiency due to solar heat even in summer, especially in midsummer when the temperature exceeds 30 ° C. It is an object of the present invention to provide a composite solar cell module that can make use of the solar heat received by the solar cell module throughout the year.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a composite solar cell module provided to solve the above-described problem, comprising a solar cell module and a heat collecting panel provided with a heat medium path disposed on the back side of the solar cell module with a space portion interposed therebetween. A composite solar cell module comprising an outer frame attached to the unit and integrated, and the outer frame provided with at least two first openings in the space and two second openings in the heat medium path, wherein: The first opening and the second opening are provided at positions connectable to the first opening and the second opening of another composite solar cell module adjacent when the solar cell array is formed. It is characterized by the following.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by way of examples with reference to the drawings.
[0020]
1 is a plan view of the composite solar cell module M of the embodiment as viewed from the front side, FIG. 2 is a plan view of the composite solar cell module M also viewed from the back side, FIG. 3 is a front view of the module M, and FIG. It is -A sectional drawing.
[0021]
As shown in FIGS. 1 to 4, the composite solar cell module M of the embodiment includes a solar cell module 1, and a heat collecting panel 3 disposed on the back side thereof in parallel with the module 1 with a space 2 interposed therebetween. Are integrated by attaching an outer frame 4 made of aluminum to their peripheral edges.
[0022]
The outer frame 4 is composed of an upper frame 4a and a lower frame 4b, and both frames can be divided and joined at a dividing portion C. If divided, it can be separated into a solar cell module 1 portion and a heat collecting panel 3 portion, which will be described later, so that they can be individually replaced or maintained.
[0023]
In this embodiment, the solar cell module 1 has a glass package structure in which a solar cell 1d is sealed in a filler 1c between two glass plates 1a and 1b.
[0024]
The heat collecting panel 3 has 35 water pipes 3b (schematically shown in FIG. 2) arranged in parallel on the lower surface of the substrate 3a and integrally fixed, and both ends of each water pipe 3b are connected to the same substrate 3a. It has a structure connected to a pair of front and rear headers 3c fixed to the lower surface. The substrate 3a, the water pipe 3b, and the header 3c are made of a heat-resistant resin having excellent heat conductivity.
[0025]
The space 2 communicates with the outside through first openings 4 c, 4 c provided in a pair of front and rear side frames located at both ends in the length (front and rear) direction of the outer frame 4.
[0026]
The first openings 4c, 4c are provided at positions where the first openings 4c, 4c of the composite type solar cell module M are connected to the adjacent first openings 4c, 4c of the other module M when the solar cell array is configured. I have.
[0027]
The header 3c of the heat collecting panel 3 has extension tubes 5 connected to both ends and a central portion thereof, and an opening 5a at the end thereof communicates with the outside of the outer frame 4. Each stretching tube 5 is made of the same heat-resistant resin as the substrate 3a and the water pipe 3b and having excellent thermal conductivity. The opening 5a is the second opening according to the present invention, and the water pipe 3b, the header 3c, and the extension pipe 5 form the heat medium path according to the present invention, and the water passing therethrough is the heat medium.
[0028]
When a solar cell array is configured by the composite solar cell module M, the second opening 5a can be connected to the second opening 5a of another adjacent module M by a connecting pipe (not shown).
[0029]
Reference numeral 6 denotes a heat insulating material made of a foamed resin filled on the back surface side of the heat collecting panel 3 for suppressing heat radiation from water as a heat medium. It can be provided as needed.
[0030]
In addition, a transparent tempered glass plate can be laminated on the upper surface of the heat collecting panel 3 as needed.
[0031]
When a solar cell array is formed on an inclined surface of a house roof using the composite solar cell module M having the above configuration (hereinafter, referred to as a module M), for example, the following procedure is performed.
[0032]
(1) Modules M are arranged in a grid pattern in the vertical and horizontal directions to connect the first openings 4c, and a natural ventilation path (duct) for air penetrating in the vertical direction is formed between the modules M arranged in the vertical direction. I do. Natural ventilation by this duct can be prevented from being performed by closing the upper and lower sides.
[0033]
(2) The second openings 5a of the modules M adjacent to each other are connected by a connecting pipe.
[0034]
(3) At least one of the second openings 5a communicating with the outside of the uppermost module M is used as a water supply port, and at least one of the second openings 5a communicating with the outside of the lowermost module M is used. Is left as an outlet for water, and all other second openings are sealed. In this way, a flow path of water as a heat medium is formed between the adjacent heat collecting panels 3.
[0035]
Next, the operation of the solar cell array having the above configuration will be described.
[0036]
(1) When the solar heat is weak and small, as in winter, the natural ventilation path of the air can be closed to prevent the air heated by the solar heat from being released to the outside air. Then, the solar heat emitted from the heated solar cell module 1 and the heated air is absorbed by the heat collecting panel 3 and efficiently collected by the water passing therethrough, and this is used as a heat source such as bath water or heating. It can be used effectively.
[0037]
Further, as described above, the temperature on the back side of the solar cell module 1 is maintained at the level in the spring and autumn so that the heated air is not released to the outside air, and the power generation efficiency of the module 1 is set to the same degree as that in the spring and autumn. Can be held.
[0038]
(2) On the other hand, when the solar heat is strong and strong, such as in the summer, particularly when the temperature is higher than 30 ° C, the natural ventilation path of the air is opened to release the air heated by the solar heat from below. It can be released to the outside air by natural ventilation flowing toward.
[0039]
The solar heat released from the heated solar cell module 1 and the heated air is efficiently recovered by heat exchange with water passing through the heat collecting panel 3, and is effectively used as a heat source such as bath water or heating. can do.
[0040]
Further, even if the heat collecting panel 3 is heated by receiving a large amount of solar heat and stores a large amount of high heat, the radiant heat is insulated by the air flowing through the natural ventilation path. This is because the flowing air functions as a heat insulating layer. As a result, even if the temperature environment of the solar cell module 1 is high, it can be suppressed to about 60 ° C., and therefore, a decrease in the power generation efficiency of the solar cell module 1 can be suppressed.
[0041]
In the composite solar cell module M, the amount of power generation and the amount of heat collection when a solar cell array is configured can be relatively varied by adjusting the interval between the solar cells 1d.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the above-described configuration is employed, even in summer, it is possible to effectively suppress a decrease in power generation efficiency due to solar heat, and to reduce solar heat received by the solar cell module. It can be used effectively throughout the year.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of the composite solar cell module of the embodiment as viewed from the front side. FIG. 2 is a plan view of the composite solar cell module of FIG. 1 viewed from the back side. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the composite solar cell module of Conventional Example 1; FIG. 4 is a cross-sectional view of a composite solar cell module of Conventional Example 2; Explanation of code]
M Composite solar cell module 1 Solar cell module 1a, 1b Glass plate 1c Filler 1d Solar cell 2 Space 3 Heat collecting panel 3a Substrate 3b Water pipe 3c Header 4 Outer frame 4a Upper frame 4b Lower frame 4c First opening 5 Drawing tube 5a Second opening 6 Insulation material
