発電熱交換ハイブリッドパネル
【課題】設置現場おいて太陽電池モジュールに熱交換パネルを後付けして容易に一体化可能な発電熱交換ハイブリッドパネルを提供することである。
【解決手段】発電熱交換ハイブリッドパネル２は、光を受光して発電可能な発電パネル１４と、この発電パネル１４の外周部に設けられて発電パネル１４を固定する為のフレーム枠１５とを有する太陽電池モジュール３と、伝熱可能な伝熱シート２１と、この伝熱シート２１の裏面側に設けられて内部に熱媒体を流通させる為の配管２２とを有する熱交換パネル１１と、熱交換パネル１１を伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネル１１と発電パネル１４との間で熱交換可能となるように熱交換パネル１１をフレーム枠１５に固定する固定金具１２とを備えている。
【解決手段】発電熱交換ハイブリッドパネル２は、光を受光して発電可能な発電パネル１４と、この発電パネル１４の外周部に設けられて発電パネル１４を固定する為のフレーム枠１５とを有する太陽電池モジュール３と、伝熱可能な伝熱シート２１と、この伝熱シート２１の裏面側に設けられて内部に熱媒体を流通させる為の配管２２とを有する熱交換パネル１１と、熱交換パネル１１を伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネル１１と発電パネル１４との間で熱交換可能となるように熱交換パネル１１をフレーム枠１５に固定する固定金具１２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電熱交換ハイブリッドパネルに関し、特に設置現場おいて太陽電池パネルと熱交換パネルとを容易に一体化して設置可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを電力に変換する平板状の太陽電池パネルを主体とした太陽電池モジュールが、屋根等に固定架台を介して設置されている。
【０００３】
一般的な太陽電池モジュールの構成に関して、例えば、特許文献１には、１枚の大面積の太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周に設けられた枠状フレームと、この枠状フレームの内部に設けられ且つ太陽電池パネルを裏面側から支持する複数のリブとを備えた大型の太陽電池モジュールが開示されている。
【０００４】
ところで、太陽電池パネルは、太陽光を受光して電力に変換して発電するが、発電に寄与しなかった太陽光により太陽電池パネルが熱を持って温度が上昇してしまい、この温度上昇に伴い発電効率が低下するという問題がある。そこで、太陽電池パネルを冷却する必要があるが、単純に冷却するのではなく、発生した熱を有効に活用した発電と集熱を同時に行うハイブリッドパネルが実用に供されている。
【０００５】
例えば、特許文献２には、複数のシリコン太陽電池セルを有する太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの裏面側に配置されて太陽電池パネルの熱を吸収する集熱パネルと、これら太陽電池パネルと集熱パネルとを一体的に支持して固定する為の枠体とを備えた構造のハイブリッドパネルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３６７４２３４号公報
【特許文献２】特開平１０−６２０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２のような従来のハイブリッドパネルを、住宅等の暖房システムに使用する場合、２〜３枚程度のハイブリッドパネルで十分な湯水を供給可能である。しかし、屋根等の設置面の全面に対して複数のハイブリッドパネルを設置すると、ハイブリッドパネルに余剰が生じてしまうので、コスト高となってしまう。このため、ハイブリッドパネルと発電機能のみを有する太陽電池モジュール（太陽電池パネル）とを並設することが望ましい。
【０００８】
しかし、ハイブリッドパネルと太陽電池モジュールとの形状、サイズ、固定構造等が必ずしも同様に設計されているとは限らない。このため、ハイブリッドパネルと太陽電池モジュールとを並設する場合、意匠的な問題で配置パターンが制限されたり、異なる固定構造で夫々設置すると手間が掛かる上コストが増加する等、種々の制約が生じてしまう虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、太陽電池モジュールと共通の形状、サイズ、固定構造を有する発電熱交換ハイブリッドパネルを提供すること、設置現場おいて太陽電池モジュールに熱交換パネルを後付けして容易に一体化可能な発電熱交換ハイブリッドパネルを提供すること、既存の床暖房パネルを利用可能な発電熱交換ハイブリッドパネルを提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発電熱交換ハイブリッドパネルは、光を受光して発電可能な発電パネルと、この発電パネルの外周部に設けられて前記発電パネルを固定する為のフレーム枠とを有する太陽電池モジュールと、伝熱可能な伝熱シートと、この伝熱シートの裏面側に設けられて内部に熱媒体を流通させる為の配管とを有する熱交換パネルと、前記熱交換パネルを前記伝熱シートを介して前記発電パネルの裏面に密着可能に支持するとともに、前記熱交換パネルと前記発電パネルとの間で熱交換可能となるように前記熱交換パネルを前記フレーム枠に固定する固定金具とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１の発明において、前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１又は２の発明において、前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記フレーム枠は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、前記フレーム枠の下部フランジと前記熱交換パネルとの隙間に前記固定金具を差し込んで前記熱交換パネルを固定することを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記固定金具は、前記フレーム枠の対向する１対のフレーム枠部材に架着されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、固定金具によって、熱交換パネルを伝熱シートを介して発電パネルの裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネルと発電パネルとの間で熱交換可能となるように熱交換パネルをフレーム枠に固定するので、固定金具を介して、太陽電池モジュールのフレーム枠に熱交換パネルを後付けして発電熱交換ハイブリッドパネルを組み立てることができる。
【００１６】
従って、発電熱交換ハイブリッドパネルを、太陽電池モジュールの形状、サイズ、固定構造と共通化することができるので、形状とサイズが共通となって意匠的価値を損なうことなく設置することができ、固定構造が共通となって設置コストを低減することができ、依って、発電熱交換ハイブリッドパネルと太陽電池モジュールとを容易に並設することができる。
【００１７】
また、発電熱交換ハイブリッドパネルは、太陽電池モジュールに後付け的に熱交換パネルを組み付けることで構成されるので、発電と熱交換（集熱）を同時に行う発電熱交換ハイブリッドパネルとして使用するか、発電機能のみを有する太陽電池モジュールとして使用するかを、設置現場でも容易に択一的に選択することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、熱交換パネルは、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであるので、既存の床暖房パネルを容易に適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。
【００１９】
請求項３の発明によれば、熱交換パネルは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであるので、既存の小根太入りの床暖房パネルを適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。小根太により、熱交換パネルの強度を向上させることができる。しかも、固定金具を、熱交換パネルの小根太にビスで直接固定可能となるので、固定金具を小型化することができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、フレーム枠は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、フレーム枠の下部フランジと熱交換パネルとの隙間に固定金具を差し込んで熱交換パネルを固定するので、太陽電池モジュールの内部空間を有効に活用して、固定金具により熱交換パネルをフレーム枠に確実に固定することができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、固定金具は、フレーム枠の対向する１対のフレーム枠部材に架着されるので、熱交換パネルの２カ所を全長に亙って安定的に支持固定でき、発電パネルと熱交換パネルとを全面に亙って確実に密着させることができ、しかも、ハイブリッドパネルの強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る複数の発電熱交換ハイブリッドパネルを含むパネル群の平面図である。
【図２】図１の側面拡大図である。
【図３】発電熱交換ハイブリッドパネルの平面図である。
【図４】発電熱交換ハイブリッドパネルの裏面図である。
【図５】図４のV-V線断面図である。
【図６】図４のVI-VI線断面図である。
【図７】図６の拡大図である。
【図８】部分的変更形態にかかる発電熱交換ハイブリッドパネルの裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２４】
最初に、各種建物の屋上等に本発明の発電熱交換ハイブリッドパネル２を含むパネル群１が配設された全体構造について簡単に説明する。
図１，図２に示すように、複数の発電熱交換ハイブリッドパネル２と複数の太陽電池モジュール３とからなるパネル群１が、南側屋根等の傾斜した設置面Ｓ上に金属製の固定架台４を介して設置されている。パネル群１は、例えば、３行４列のマトリックス状に並べた複数のパネルを備えており、パネル行の各々は、２条の横ラック６により上下両端を支持する状態に配置される。
【００２５】
３行のパネル行のうち最下段のパネル行は、４枚の発電熱交換ハイブリッドパネル２で構成され、他の２行のパネル行は、４枚の太陽電池モジュール３で夫々構成されている。尚、太陽電池モジュール３は、詳細は後述するが、本発明の発電熱交換ハイブリッドパネル２から熱交換パネル１１と固定金具１２を取り外した状態のものである。
【００２６】
次に、太陽電池モジュール３について説明する。
図１〜図７に示すように、太陽電池モジュール３は、光を受光して発電可能な長方形状の発電パネル１４と、この発電パネル１４の外周部に設けられて発電パネル１４を固定する為のフレーム枠１５とを有している。尚、この太陽電池モジュール３は、図１，図２に示すように単体で設置されても使用可能である。
【００２７】
発電パネル１４は、平板状の太陽電池セル１４ａ、この太陽電池セル１４ａの表面側を覆うカバーガラス（図示略）、太陽電池セルを封止する合成樹脂材とこの合成樹脂材を覆う保護フィルムからなる背面保護材（図示略）等から構成されている。この発電パネル１４で発電された電力は、パネル裏面側から延びる正極線１４ｂと負極線１４ｃとを介して外部に出力可能である。この発電パネル１４の構造は、一般的な構造なのでこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００２８】
フレーム枠１５は、発電パネル１４の長片側を保持する為の対向する１対の横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂと、発電パネル１４の短辺側を保持する為の対向する１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄとから構成されている。
【００２９】
フレーム枠部材１５ａ〜１５ｄの各々は、下部フランジ１６と、この下部フランジ１６から垂直に延びる縦板部１７と、この縦板部１７の上端部に形成された上部フランジ１８と、この上部フランジ１８の内周部に形成された嵌合溝１８ａとを有し、パネル内側に向って開口する断面コ字形に構成されている。尚、横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂの下部フランジ１６の外周部分には、縦板部１７より外周側へ突出した突出部１９が形成されている。この突出部１９には、上方に開口された浅い溝状の係合溝１９ａが形成されている。
【００３０】
フレーム枠部材１５ａ〜１５ｄの嵌合溝１８ａには、発電パネル１４の外周部が係合され、接着剤を介して固定されている。尚、フレーム枠１５はアルミニウム製又はアルミニウム合金製のものであるが、アルミニウム以外の軽合金製とすることも可能である。フレーム枠１５の表面には酸化アルミニウムの絶縁性被膜が形成されている。
【００３１】
次に、固定架台４について簡単に説明する。
図１，図２に示すように、固定架台４は、設置面Ｓにパネル群１を取り付ける為のものであり、設置面Ｓの上下方向向きに且つ左右方向に適当間隔おきに配設された複数の縦ラック５と、これら複数の縦ラック５の上に左右方向向きに且つ発電熱交換ハイブリッドパネル２の上下幅とほぼ等しい間隔おきに配設された複数の横ラック６とを有する。
【００３２】
縦ラック５と横ラック６は、夫々、アルミニウム又はアルミニウム合金を押し出し成形した条材である。縦ラック５は複数の締結部材５ａを介して設置面Ｓに固定されている。縦ラック５と横ラック６の各交差部において、横ラック６は縦ラック５に対して１対の連結金具７により固定されている。尚、最下段の横ラック６には軒カバー８が設けられ、最上段の横ラック６には棟カバー９が夫々設けられている。
【００３３】
図２に示すように、横ラック６は、底板６ａ、１対のリブ６ｂ、１対の横支持板６ｃ、１対の縦支持板６ｄ、頂部支持板６ｅ、中段板６ｆ等を有する。右側（上側）の横支持板６ｃの上に下側の横フレーム枠部材１５ａ又は棟カバー９が載置支持される。右側の縦支持板６ｄの右端面下部には係合溝６ｇが形成され、横フレーム枠部材１５ａの突出部１９が係合溝６ｇに係合している。頂部支持板６ｅの右側部分には、横フレーム枠部材１５ａが当接するＬ形受部６ｈが一体形成されている。
【００３４】
図２に示すように、横ラック６の左側（下側）の横支持板６ｃの上に上側の横フレーム枠部材１５ｂ又は軒カバー８が載置支持される。固定部材６ｊの下端部を横フレーム枠部材１５ｂの係合溝１９ａに係合させ、締結ボルト６ｋを、横ラック６のレール溝６ｉに挿入されているナット６ｌに螺合して、固定部材６ｊを横ラック６の頂部支持板６ｅに固定することで、横フレーム枠部材１５ｂを横ラック６に押圧固定する。
【００３５】
次に、本発明の発電熱交換ハイブリッドパネル２について説明する。
図１〜図７に示すように、発電熱交換ハイブリッドパネル２（以下、ハイブリッドパネル２という）は、発電パネル１４を備えた上記の太陽電池モジュール３と、この太陽電池モジュール３のフレーム枠１５の内部に（発電パネル１４の下面に密着状に）設けられた熱交換パネル１１と、この熱交換パネル１１を太陽電池モジュール３のフレーム枠１５に支持固定する為の複数（例えば、４本）の固定金具１２とを備えている。
【００３６】
ハイブリッドパネル２は、例えば、（１．３ｍ〜２．０ｍ）×１．０ｍ程度のサイズに構成され、一般的に複数枚並べて設置されて発電すると共に、集熱を行い暖房システムの為の湯水を供給するものである。尚、ハイブリッドパネル２の形状は、長方形状に限らず正方形状や台形状のものであっても良い。
【００３７】
次に、熱交換パネル１１について説明する。
図４〜図７に示すように、熱交換パネル１１は、伝熱性に優れる伝熱シート２１と、この伝熱シート２１の裏面側に設けられた配管２２と、この配管２２が埋設状に設けられた断熱材２３と、この断熱材２３の裏面側に設けられた保護層２４とを有している。この熱交換パネル１１の構造は、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであり、既存の床暖房パネルを適用可能である。
【００３８】
伝熱シート２１は、例えば、厚さ４０μｍ程度の蒸着アルミフィルムからなり、配管２２と断熱材２３の上面を覆うように形成されている。
【００３９】
配管２２は、内部に熱媒体を流通させる為のもので、例えば、架橋ポリエチレン管又は銅管等からなり、蛇行状に構成されている（図４参照）。各熱交換パネル１１の配管２２の端部は、熱交換パネル１１の裏面側開口部に設けられた配管接続部２５の往き口２５ａと戻り口２５ｂに夫々連通している。熱媒体は、例えば、グリコールプライン水溶液等の不凍液が使用される。
【００４０】
断熱材２３は、例えば、低発泡スチレン又はグラスウール等で形成されている。断熱材２３の下端面は、合成樹脂製の保護層２４で覆われている。断熱材２３は、上端部に配管２２の形状に合わせた蛇行状のパイプ収容溝２３ａが形成され、このパイプ収容溝２３ａに配管２２が収容されている。熱交換パネル１１の構造は、一般的な床暖房パネルと同様の構造を有するものなので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００４１】
次に、固定金具１２について説明する。
図３〜図７に示すように、ハイブリッドパネル２は、熱交換パネル１１を支持固定する為の複数の固定金具１２を備えている。具体的には、これら固定金具１２は、熱交換パネル１１を、伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネル１１と発電パネル１４との間で熱交換可能となるようにフレーム枠１５に固定するものである。
【００４２】
複数の固定金具１２は、夫々、アルミニウム又はアルミニウム合金を押し出し成形した条材である。複数の固定金具１２は、夫々、下側フランジ２７と、この下側フランジ２７の端部から上方に延びるウェブ２８と、このウェブ２８の端部から下側フランジ２７と平行方向に延びる上部フランジ２９とからなるほぼ断面Ｃ形（断面コ字形）に構成されたものである。下側フランジ２７と上側フランジ２９の先端側は、互いに接近する方向に僅かに屈曲されて構成されている。
【００４３】
複数の固定金具１２は、ハイブリッドパネル２の縦方向両端部に配設され且つ横方向に延びる第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂと、これら固定金具１２ａ，１２ｂ間に所定の間隔を空けて平行に配設され且つ横方向に延びる１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄとを有する。
【００４４】
第１固定金具１２ａは、開口側を横フレーム枠部材１５ａ側に向けた姿勢で、横フレーム枠部材１５ａの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に差し込まれて、熱交換パネル１１の縦方向下端部をフレーム枠１５に固定している。第１固定金具１２ａの長さ方向両端部が、複数のビス２６を介して横フレーム枠部材１５ａの下部フランジ１６に固定されている。
【００４５】
第２固定金具１２ｂは、開口側を横フレーム枠部材１５ｂ側に向けた姿勢で、横フレーム枠部材１５ｂの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に差し込まれることで、熱交換パネル１１の縦方向上端部をフレーム枠１５に固定している。第２固定金具１２ｂの長さ方向両端部が、複数のビス２６を介して横フレーム枠部材１５ｂの下部フランジ１６に固定されている。
【００４６】
１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄは、配管接続部２５を挟んで開口側が互いに反対側を向いた姿勢で、その長さ方向両端部が、対向する１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄの下部フランジ１６と熱交換パネル１１の隙間に夫々差し込まれて、１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに架着されて、熱交換パネル１１が全長に亙って支持されている。１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄの両端部は、複数のビス２６を介して縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに夫々固定されている。
【００４７】
尚、これら複数の固定金具１２（１２ａ〜１２ｄ）は、熱交換パネル１１をフレーム枠１５に支持固定するだけでなく、熱交換パネル１１の捩れ等の変形を防止することで剛性を向上させて、ハイブリッドパネル２の強度を向上させることができる。
【００４８】
次に、ハイブリッドパネル２の配管２２を流れる熱媒体の循環経路について説明する。
図１に示すように、貯湯タンク３１が、例えば、各種建物の軒下や建物間の隙間等に配設されている。この貯湯タンク３１は、湯水を貯留可能な上下方向に比較的細長いタンクであり、内部に熱媒体の循環経路の一部を形成する熱交換通路部（熱交換器）を有している。
【００４９】
貯湯タンク３１と各ハイブリッドパネル２の往き口２５ａとを接続する為の往き配管３２と、各ハイブリッドパネル２の戻り口２５ｂと貯湯タンク３１とを接続する為の戻り配管３３とが、固定架台４の内側に配設されている。往き配管３２と戻り配管３３は、ヘッダー式に構成されており、各ハイブリッドパネル２は並列に接続されている。往き配管３２と戻り配管３３をヘッダー式配管にすることで、各ハイブリッドパネル２に対して均等な循環流量を確保することができる。
【００５０】
往き配管３２は、貯湯タンク３１の熱交換通路部から延びる往き通路部３４ａが接続され、往き配管３２からは複数の往き枝通路部３５ａが分岐され、これら往き枝通路部３５ａが、各ハイブリッドパネル２の往き口２５ａに接続されている。各ハイブリッドパネル２の戻り口２５ｂから延びる複数の戻り枝通路部３５ｂが戻り配管３３で合流され、戻り配管３３から延びる戻り通路部３４ｂが貯湯タンク３１の熱交換通路部に接続されている。
【００５１】
循環ポンプ（図示略）の駆動を介して、熱媒体が貯湯タンク３１の熱交換通路部から往き通路部３４ａを通り、往き配管３２を介して複数の往き枝通路部３５ａを通り、各ハイブリッドパネル２の蛇行状の配管２２に送られ、熱交換パネル１１で熱媒体が加熱される。この加熱された熱媒体は、各ハイブリッドパネル２に対応する複数の戻り枝通路部３５ｂを通り、戻り配管３３を介して戻り通路部３４ｂを通り、貯湯タンク３１の熱交換通路部に送られて、貯湯タンク３１内の湯水との間で熱交換が行われる。
【００５２】
次に、本発明のハイブリッドパネル２の作用及び効果について説明する。
先ずは、要求される負荷熱量と設置面Ｓの面積に応じてパネル群１における発電熱交換ハイブリッドパネル２と太陽電池モジュール３の設置数とその割合を算出する。次に、ハイブリッドパネル２と太陽電池モジュール３とを設置面Ｓに設置する為に、分解した状態のハイブリッドパネル２（太陽電池モジュール３、熱交換パネル１１、固定金具１２）を設置面Ｓ上又はその近傍部に搬入する。
【００５３】
次に、太陽電池モジュール３に熱交換パネル１１を後付けしてハイブリッドパネル２を組み立てる場合、熱交換パネル１１を太陽電池モジュール３の裏面からフレーム枠１５内に挿入し、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂを横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に夫々差し込むことで、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂにより、先に挿入した熱交換パネル１１を、伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着状になるように支持固定する。そして、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂを複数のビス２６を介してフレーム枠１５に固定する。
【００５４】
次に、１対の第３固定部材１２ｃ，１２ｄを上記と同様にフレーム枠１５内に挿入し、１対の第３固定部材１２ｃ，１２ｄを１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに架着する。そして、第３固定部材１２ｃ，１２ｄを、縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに複数のビス２６を介して夫々固定する。この後、ハイブリッドパネル２を太陽電池モジュール３と同様の固定方法で固定架台４に固定する。
【００５５】
こうして、複数の固定金具１２ａ〜１２ｄにより、熱交換パネル１１がフレーム枠１５に固定され、熱交換パネル１１と発電パネル１４とが熱交換可能となるので、発電パネル１４の発電に寄与されなかった太陽光により発電パネル１４が熱を持っても、この熱が伝熱シート２１を介して熱交換パネル１１の内部の配管２２へ伝達され、配管２２を流れる熱媒体を加熱することができると共に、発電パネル１４を冷却することができる。
【００５６】
このような構成によれば、固定金具１２（１２ａ〜１２ｄ）によって、熱交換パネル１１を伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネル１１と発電パネル１４との間で熱交換可能となるように熱交換パネル１１をフレーム枠１５に固定するので、固定金具１２を介して、太陽電池モジュール３のフレーム枠１５に、熱交換パネル１１を後付けしてハイブリッドパネル２を組み立てることができる。
【００５７】
従って、ハイブリッドパネル２を、太陽電池モジュール３の形状、サイズ、固定構造と共通化することができるので、形状とサイズが共通となって意匠的価値を損なうことなく設置することができ、固定構造が共通となって設置コストを低減することができ、依って、ハイブリッドパネル２と太陽電池モジュール３とを容易に並設することができる。
【００５８】
さらに、このハイブリッドパネル２は、太陽電池モジュール３に後付け的に熱交換パネル１１を組み付けることで構成されるので、発電と熱交換（集熱）を同時に行うハイブリッドパネル２として使用するか、発電機能のみを有する太陽電池モジュール３として使用するかを、設置現場でも容易に択一的に選択することができる。
【００５９】
熱交換パネル１１は、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであるので、既存の床暖房パネルを容易に適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。
【００６０】
フレーム枠１５は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、フレーム枠１５の下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に固定金具１２（１２ａ，１２ｂ）を差し込んで熱交換パネル１１を固定するので、太陽電池モジュール３の内部空間を有効に活用して、固定金具１２（１２ａ，１２ｂ）により熱交換パネル１１の上端部及び下端部を全長に亙ってフレーム枠１５に確実に固定することができる。
【００６１】
固定金具１２（１２ｃ，１２ｄ）は、フレーム枠１５の対向する１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに架着されるので、熱交換パネル１１の上下方向の途中部の２カ所を横方向の全長に亙って安定的に支持固定でき、発電パネル１４と熱交換パネル１１とを全面に亙って確実に密着させることができ、しかも、ハイブリッドパネル２の強度を向上させることができる。
【００６２】
次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］図８に示すように、ハイブリッドパネル２Ａの熱交換パネル１１Ａは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであっても良い。この小根太４１は、複数の細長い木材で構成され、断熱材２３内において蛇行状の配管２２Ａ間に櫛歯状に配置されている。複数の固定金具１２は、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂに代えて、小根太４１毎にビス２６ａにより固定された複数の小型固定金具１２ｅ，１２ｆを有している。各小型固定金具１２ｅ，１２ｆは、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂの断面形状と同様な断面Ｃ形（断面コ字形）に構成されたものである。複数の小型固定金具１２ｅ，１２ｆは、夫々、横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂの下部フランジ１６と熱交換パネル１１Ａとの隙間に差し込まれて、熱交換パネル１１Ａの縦方向両端部をフレーム枠１５に固定している。
【００６３】
この構成によれば、熱交換パネル１１Ａとして太陽電池モジュール３に対して既存の小根太入りの床暖房パネルを容易に適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。小根太４１により、熱交換パネル１１Ａの強度を向上させることができる。しかも、熱交換パネル１１Ａの各小根太４１に小型固定金具１２ｅ，１２ｆをビス２６ａで夫々直接固定可能となるので、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂと比較して、固定金具１２を小型化することができ、さらに、小根太４１により熱交換パネル１１Ａの強度が向上するので、第３固定金具１２ｃ，１２ｄを省略することができる。
【００６４】
［２］前記固定金具１２の設置箇所は、図４に示す位置に限定する必要はなく、例えば、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂを、縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に差し込んで下部フランジ１６に夫々固定し、１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄを１対の横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂに架着した構成であっても良い。
【００６５】
また、複数の固定金具１２の設置数は、必ずしも４本に限定する必要はなく、１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄを省略して、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂのみ設置しても良いし、１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄのうち一方を省略して、３本の固定金具１２を設置しても良いし、５本以上の固定金具１２を設置しても良い。
【００６６】
［３］前記固定金具１２の形状は、必ずしも断面Ｃ形（断面コ字形）に限定する必要はなく、断面Ｉ形、断面Ｈ形や断面中空の四角形状等に構成しても良いし、同様の機能を奏するものであれば、種々の形状に構成しても良い。また、複数の固定金具１２を、同様の機能を奏するものであれば、夫々が異なる形状に構成しても良い。
【００６７】
［４］前記ハイブリッドパネル２に積雪を検知する為の積雪センサーを設けても良い。この構成によると、積雪センサーが降雪を検知した場合、降雪時にハイブリッドパネル２の配管２２に１０℃〜１５℃程度の低温水を循環させて、ハイブリッドパネル２の上端面に積雪した雪を溶かすことが可能となり、多降雪エリアにおけるハイブリッドパネル２の設置が可能となる。
【００６８】
［５］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００６９】
２，２Ａ 発電熱交換ハイブリッドパネル
３ 太陽電池モジュール
１１，１１Ａ 熱交換パネル
１２ 固定金具
１２ａ〜１２ｄ 第１〜第３固定金具
１２ｅ，１２ｆ 小型固定金具
１４ 発電パネル
１５ フレーム枠
１５ａ，１５ｂ 横フレーム枠部材
１５ｃ，１５ｄ 縦フレーム枠部材
１６ 下部フランジ
２１ 伝熱シート
２２，２２Ａ 配管
４１ 小根太
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電熱交換ハイブリッドパネルに関し、特に設置現場おいて太陽電池パネルと熱交換パネルとを容易に一体化して設置可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを電力に変換する平板状の太陽電池パネルを主体とした太陽電池モジュールが、屋根等に固定架台を介して設置されている。
【０００３】
一般的な太陽電池モジュールの構成に関して、例えば、特許文献１には、１枚の大面積の太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周に設けられた枠状フレームと、この枠状フレームの内部に設けられ且つ太陽電池パネルを裏面側から支持する複数のリブとを備えた大型の太陽電池モジュールが開示されている。
【０００４】
ところで、太陽電池パネルは、太陽光を受光して電力に変換して発電するが、発電に寄与しなかった太陽光により太陽電池パネルが熱を持って温度が上昇してしまい、この温度上昇に伴い発電効率が低下するという問題がある。そこで、太陽電池パネルを冷却する必要があるが、単純に冷却するのではなく、発生した熱を有効に活用した発電と集熱を同時に行うハイブリッドパネルが実用に供されている。
【０００５】
例えば、特許文献２には、複数のシリコン太陽電池セルを有する太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの裏面側に配置されて太陽電池パネルの熱を吸収する集熱パネルと、これら太陽電池パネルと集熱パネルとを一体的に支持して固定する為の枠体とを備えた構造のハイブリッドパネルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３６７４２３４号公報
【特許文献２】特開平１０−６２０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２のような従来のハイブリッドパネルを、住宅等の暖房システムに使用する場合、２〜３枚程度のハイブリッドパネルで十分な湯水を供給可能である。しかし、屋根等の設置面の全面に対して複数のハイブリッドパネルを設置すると、ハイブリッドパネルに余剰が生じてしまうので、コスト高となってしまう。このため、ハイブリッドパネルと発電機能のみを有する太陽電池モジュール（太陽電池パネル）とを並設することが望ましい。
【０００８】
しかし、ハイブリッドパネルと太陽電池モジュールとの形状、サイズ、固定構造等が必ずしも同様に設計されているとは限らない。このため、ハイブリッドパネルと太陽電池モジュールとを並設する場合、意匠的な問題で配置パターンが制限されたり、異なる固定構造で夫々設置すると手間が掛かる上コストが増加する等、種々の制約が生じてしまう虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、太陽電池モジュールと共通の形状、サイズ、固定構造を有する発電熱交換ハイブリッドパネルを提供すること、設置現場おいて太陽電池モジュールに熱交換パネルを後付けして容易に一体化可能な発電熱交換ハイブリッドパネルを提供すること、既存の床暖房パネルを利用可能な発電熱交換ハイブリッドパネルを提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発電熱交換ハイブリッドパネルは、光を受光して発電可能な発電パネルと、この発電パネルの外周部に設けられて前記発電パネルを固定する為のフレーム枠とを有する太陽電池モジュールと、伝熱可能な伝熱シートと、この伝熱シートの裏面側に設けられて内部に熱媒体を流通させる為の配管とを有する熱交換パネルと、前記熱交換パネルを前記伝熱シートを介して前記発電パネルの裏面に密着可能に支持するとともに、前記熱交換パネルと前記発電パネルとの間で熱交換可能となるように前記熱交換パネルを前記フレーム枠に固定する固定金具とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１の発明において、前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１又は２の発明において、前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記フレーム枠は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、前記フレーム枠の下部フランジと前記熱交換パネルとの隙間に前記固定金具を差し込んで前記熱交換パネルを固定することを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発電熱交換ハイブリッドパネルは、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記固定金具は、前記フレーム枠の対向する１対のフレーム枠部材に架着されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、固定金具によって、熱交換パネルを伝熱シートを介して発電パネルの裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネルと発電パネルとの間で熱交換可能となるように熱交換パネルをフレーム枠に固定するので、固定金具を介して、太陽電池モジュールのフレーム枠に熱交換パネルを後付けして発電熱交換ハイブリッドパネルを組み立てることができる。
【００１６】
従って、発電熱交換ハイブリッドパネルを、太陽電池モジュールの形状、サイズ、固定構造と共通化することができるので、形状とサイズが共通となって意匠的価値を損なうことなく設置することができ、固定構造が共通となって設置コストを低減することができ、依って、発電熱交換ハイブリッドパネルと太陽電池モジュールとを容易に並設することができる。
【００１７】
また、発電熱交換ハイブリッドパネルは、太陽電池モジュールに後付け的に熱交換パネルを組み付けることで構成されるので、発電と熱交換（集熱）を同時に行う発電熱交換ハイブリッドパネルとして使用するか、発電機能のみを有する太陽電池モジュールとして使用するかを、設置現場でも容易に択一的に選択することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、熱交換パネルは、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであるので、既存の床暖房パネルを容易に適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。
【００１９】
請求項３の発明によれば、熱交換パネルは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであるので、既存の小根太入りの床暖房パネルを適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。小根太により、熱交換パネルの強度を向上させることができる。しかも、固定金具を、熱交換パネルの小根太にビスで直接固定可能となるので、固定金具を小型化することができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、フレーム枠は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、フレーム枠の下部フランジと熱交換パネルとの隙間に固定金具を差し込んで熱交換パネルを固定するので、太陽電池モジュールの内部空間を有効に活用して、固定金具により熱交換パネルをフレーム枠に確実に固定することができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、固定金具は、フレーム枠の対向する１対のフレーム枠部材に架着されるので、熱交換パネルの２カ所を全長に亙って安定的に支持固定でき、発電パネルと熱交換パネルとを全面に亙って確実に密着させることができ、しかも、ハイブリッドパネルの強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る複数の発電熱交換ハイブリッドパネルを含むパネル群の平面図である。
【図２】図１の側面拡大図である。
【図３】発電熱交換ハイブリッドパネルの平面図である。
【図４】発電熱交換ハイブリッドパネルの裏面図である。
【図５】図４のV-V線断面図である。
【図６】図４のVI-VI線断面図である。
【図７】図６の拡大図である。
【図８】部分的変更形態にかかる発電熱交換ハイブリッドパネルの裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２４】
最初に、各種建物の屋上等に本発明の発電熱交換ハイブリッドパネル２を含むパネル群１が配設された全体構造について簡単に説明する。
図１，図２に示すように、複数の発電熱交換ハイブリッドパネル２と複数の太陽電池モジュール３とからなるパネル群１が、南側屋根等の傾斜した設置面Ｓ上に金属製の固定架台４を介して設置されている。パネル群１は、例えば、３行４列のマトリックス状に並べた複数のパネルを備えており、パネル行の各々は、２条の横ラック６により上下両端を支持する状態に配置される。
【００２５】
３行のパネル行のうち最下段のパネル行は、４枚の発電熱交換ハイブリッドパネル２で構成され、他の２行のパネル行は、４枚の太陽電池モジュール３で夫々構成されている。尚、太陽電池モジュール３は、詳細は後述するが、本発明の発電熱交換ハイブリッドパネル２から熱交換パネル１１と固定金具１２を取り外した状態のものである。
【００２６】
次に、太陽電池モジュール３について説明する。
図１〜図７に示すように、太陽電池モジュール３は、光を受光して発電可能な長方形状の発電パネル１４と、この発電パネル１４の外周部に設けられて発電パネル１４を固定する為のフレーム枠１５とを有している。尚、この太陽電池モジュール３は、図１，図２に示すように単体で設置されても使用可能である。
【００２７】
発電パネル１４は、平板状の太陽電池セル１４ａ、この太陽電池セル１４ａの表面側を覆うカバーガラス（図示略）、太陽電池セルを封止する合成樹脂材とこの合成樹脂材を覆う保護フィルムからなる背面保護材（図示略）等から構成されている。この発電パネル１４で発電された電力は、パネル裏面側から延びる正極線１４ｂと負極線１４ｃとを介して外部に出力可能である。この発電パネル１４の構造は、一般的な構造なのでこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００２８】
フレーム枠１５は、発電パネル１４の長片側を保持する為の対向する１対の横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂと、発電パネル１４の短辺側を保持する為の対向する１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄとから構成されている。
【００２９】
フレーム枠部材１５ａ〜１５ｄの各々は、下部フランジ１６と、この下部フランジ１６から垂直に延びる縦板部１７と、この縦板部１７の上端部に形成された上部フランジ１８と、この上部フランジ１８の内周部に形成された嵌合溝１８ａとを有し、パネル内側に向って開口する断面コ字形に構成されている。尚、横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂの下部フランジ１６の外周部分には、縦板部１７より外周側へ突出した突出部１９が形成されている。この突出部１９には、上方に開口された浅い溝状の係合溝１９ａが形成されている。
【００３０】
フレーム枠部材１５ａ〜１５ｄの嵌合溝１８ａには、発電パネル１４の外周部が係合され、接着剤を介して固定されている。尚、フレーム枠１５はアルミニウム製又はアルミニウム合金製のものであるが、アルミニウム以外の軽合金製とすることも可能である。フレーム枠１５の表面には酸化アルミニウムの絶縁性被膜が形成されている。
【００３１】
次に、固定架台４について簡単に説明する。
図１，図２に示すように、固定架台４は、設置面Ｓにパネル群１を取り付ける為のものであり、設置面Ｓの上下方向向きに且つ左右方向に適当間隔おきに配設された複数の縦ラック５と、これら複数の縦ラック５の上に左右方向向きに且つ発電熱交換ハイブリッドパネル２の上下幅とほぼ等しい間隔おきに配設された複数の横ラック６とを有する。
【００３２】
縦ラック５と横ラック６は、夫々、アルミニウム又はアルミニウム合金を押し出し成形した条材である。縦ラック５は複数の締結部材５ａを介して設置面Ｓに固定されている。縦ラック５と横ラック６の各交差部において、横ラック６は縦ラック５に対して１対の連結金具７により固定されている。尚、最下段の横ラック６には軒カバー８が設けられ、最上段の横ラック６には棟カバー９が夫々設けられている。
【００３３】
図２に示すように、横ラック６は、底板６ａ、１対のリブ６ｂ、１対の横支持板６ｃ、１対の縦支持板６ｄ、頂部支持板６ｅ、中段板６ｆ等を有する。右側（上側）の横支持板６ｃの上に下側の横フレーム枠部材１５ａ又は棟カバー９が載置支持される。右側の縦支持板６ｄの右端面下部には係合溝６ｇが形成され、横フレーム枠部材１５ａの突出部１９が係合溝６ｇに係合している。頂部支持板６ｅの右側部分には、横フレーム枠部材１５ａが当接するＬ形受部６ｈが一体形成されている。
【００３４】
図２に示すように、横ラック６の左側（下側）の横支持板６ｃの上に上側の横フレーム枠部材１５ｂ又は軒カバー８が載置支持される。固定部材６ｊの下端部を横フレーム枠部材１５ｂの係合溝１９ａに係合させ、締結ボルト６ｋを、横ラック６のレール溝６ｉに挿入されているナット６ｌに螺合して、固定部材６ｊを横ラック６の頂部支持板６ｅに固定することで、横フレーム枠部材１５ｂを横ラック６に押圧固定する。
【００３５】
次に、本発明の発電熱交換ハイブリッドパネル２について説明する。
図１〜図７に示すように、発電熱交換ハイブリッドパネル２（以下、ハイブリッドパネル２という）は、発電パネル１４を備えた上記の太陽電池モジュール３と、この太陽電池モジュール３のフレーム枠１５の内部に（発電パネル１４の下面に密着状に）設けられた熱交換パネル１１と、この熱交換パネル１１を太陽電池モジュール３のフレーム枠１５に支持固定する為の複数（例えば、４本）の固定金具１２とを備えている。
【００３６】
ハイブリッドパネル２は、例えば、（１．３ｍ〜２．０ｍ）×１．０ｍ程度のサイズに構成され、一般的に複数枚並べて設置されて発電すると共に、集熱を行い暖房システムの為の湯水を供給するものである。尚、ハイブリッドパネル２の形状は、長方形状に限らず正方形状や台形状のものであっても良い。
【００３７】
次に、熱交換パネル１１について説明する。
図４〜図７に示すように、熱交換パネル１１は、伝熱性に優れる伝熱シート２１と、この伝熱シート２１の裏面側に設けられた配管２２と、この配管２２が埋設状に設けられた断熱材２３と、この断熱材２３の裏面側に設けられた保護層２４とを有している。この熱交換パネル１１の構造は、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであり、既存の床暖房パネルを適用可能である。
【００３８】
伝熱シート２１は、例えば、厚さ４０μｍ程度の蒸着アルミフィルムからなり、配管２２と断熱材２３の上面を覆うように形成されている。
【００３９】
配管２２は、内部に熱媒体を流通させる為のもので、例えば、架橋ポリエチレン管又は銅管等からなり、蛇行状に構成されている（図４参照）。各熱交換パネル１１の配管２２の端部は、熱交換パネル１１の裏面側開口部に設けられた配管接続部２５の往き口２５ａと戻り口２５ｂに夫々連通している。熱媒体は、例えば、グリコールプライン水溶液等の不凍液が使用される。
【００４０】
断熱材２３は、例えば、低発泡スチレン又はグラスウール等で形成されている。断熱材２３の下端面は、合成樹脂製の保護層２４で覆われている。断熱材２３は、上端部に配管２２の形状に合わせた蛇行状のパイプ収容溝２３ａが形成され、このパイプ収容溝２３ａに配管２２が収容されている。熱交換パネル１１の構造は、一般的な床暖房パネルと同様の構造を有するものなので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００４１】
次に、固定金具１２について説明する。
図３〜図７に示すように、ハイブリッドパネル２は、熱交換パネル１１を支持固定する為の複数の固定金具１２を備えている。具体的には、これら固定金具１２は、熱交換パネル１１を、伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネル１１と発電パネル１４との間で熱交換可能となるようにフレーム枠１５に固定するものである。
【００４２】
複数の固定金具１２は、夫々、アルミニウム又はアルミニウム合金を押し出し成形した条材である。複数の固定金具１２は、夫々、下側フランジ２７と、この下側フランジ２７の端部から上方に延びるウェブ２８と、このウェブ２８の端部から下側フランジ２７と平行方向に延びる上部フランジ２９とからなるほぼ断面Ｃ形（断面コ字形）に構成されたものである。下側フランジ２７と上側フランジ２９の先端側は、互いに接近する方向に僅かに屈曲されて構成されている。
【００４３】
複数の固定金具１２は、ハイブリッドパネル２の縦方向両端部に配設され且つ横方向に延びる第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂと、これら固定金具１２ａ，１２ｂ間に所定の間隔を空けて平行に配設され且つ横方向に延びる１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄとを有する。
【００４４】
第１固定金具１２ａは、開口側を横フレーム枠部材１５ａ側に向けた姿勢で、横フレーム枠部材１５ａの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に差し込まれて、熱交換パネル１１の縦方向下端部をフレーム枠１５に固定している。第１固定金具１２ａの長さ方向両端部が、複数のビス２６を介して横フレーム枠部材１５ａの下部フランジ１６に固定されている。
【００４５】
第２固定金具１２ｂは、開口側を横フレーム枠部材１５ｂ側に向けた姿勢で、横フレーム枠部材１５ｂの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に差し込まれることで、熱交換パネル１１の縦方向上端部をフレーム枠１５に固定している。第２固定金具１２ｂの長さ方向両端部が、複数のビス２６を介して横フレーム枠部材１５ｂの下部フランジ１６に固定されている。
【００４６】
１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄは、配管接続部２５を挟んで開口側が互いに反対側を向いた姿勢で、その長さ方向両端部が、対向する１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄの下部フランジ１６と熱交換パネル１１の隙間に夫々差し込まれて、１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに架着されて、熱交換パネル１１が全長に亙って支持されている。１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄの両端部は、複数のビス２６を介して縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに夫々固定されている。
【００４７】
尚、これら複数の固定金具１２（１２ａ〜１２ｄ）は、熱交換パネル１１をフレーム枠１５に支持固定するだけでなく、熱交換パネル１１の捩れ等の変形を防止することで剛性を向上させて、ハイブリッドパネル２の強度を向上させることができる。
【００４８】
次に、ハイブリッドパネル２の配管２２を流れる熱媒体の循環経路について説明する。
図１に示すように、貯湯タンク３１が、例えば、各種建物の軒下や建物間の隙間等に配設されている。この貯湯タンク３１は、湯水を貯留可能な上下方向に比較的細長いタンクであり、内部に熱媒体の循環経路の一部を形成する熱交換通路部（熱交換器）を有している。
【００４９】
貯湯タンク３１と各ハイブリッドパネル２の往き口２５ａとを接続する為の往き配管３２と、各ハイブリッドパネル２の戻り口２５ｂと貯湯タンク３１とを接続する為の戻り配管３３とが、固定架台４の内側に配設されている。往き配管３２と戻り配管３３は、ヘッダー式に構成されており、各ハイブリッドパネル２は並列に接続されている。往き配管３２と戻り配管３３をヘッダー式配管にすることで、各ハイブリッドパネル２に対して均等な循環流量を確保することができる。
【００５０】
往き配管３２は、貯湯タンク３１の熱交換通路部から延びる往き通路部３４ａが接続され、往き配管３２からは複数の往き枝通路部３５ａが分岐され、これら往き枝通路部３５ａが、各ハイブリッドパネル２の往き口２５ａに接続されている。各ハイブリッドパネル２の戻り口２５ｂから延びる複数の戻り枝通路部３５ｂが戻り配管３３で合流され、戻り配管３３から延びる戻り通路部３４ｂが貯湯タンク３１の熱交換通路部に接続されている。
【００５１】
循環ポンプ（図示略）の駆動を介して、熱媒体が貯湯タンク３１の熱交換通路部から往き通路部３４ａを通り、往き配管３２を介して複数の往き枝通路部３５ａを通り、各ハイブリッドパネル２の蛇行状の配管２２に送られ、熱交換パネル１１で熱媒体が加熱される。この加熱された熱媒体は、各ハイブリッドパネル２に対応する複数の戻り枝通路部３５ｂを通り、戻り配管３３を介して戻り通路部３４ｂを通り、貯湯タンク３１の熱交換通路部に送られて、貯湯タンク３１内の湯水との間で熱交換が行われる。
【００５２】
次に、本発明のハイブリッドパネル２の作用及び効果について説明する。
先ずは、要求される負荷熱量と設置面Ｓの面積に応じてパネル群１における発電熱交換ハイブリッドパネル２と太陽電池モジュール３の設置数とその割合を算出する。次に、ハイブリッドパネル２と太陽電池モジュール３とを設置面Ｓに設置する為に、分解した状態のハイブリッドパネル２（太陽電池モジュール３、熱交換パネル１１、固定金具１２）を設置面Ｓ上又はその近傍部に搬入する。
【００５３】
次に、太陽電池モジュール３に熱交換パネル１１を後付けしてハイブリッドパネル２を組み立てる場合、熱交換パネル１１を太陽電池モジュール３の裏面からフレーム枠１５内に挿入し、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂを横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に夫々差し込むことで、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂにより、先に挿入した熱交換パネル１１を、伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着状になるように支持固定する。そして、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂを複数のビス２６を介してフレーム枠１５に固定する。
【００５４】
次に、１対の第３固定部材１２ｃ，１２ｄを上記と同様にフレーム枠１５内に挿入し、１対の第３固定部材１２ｃ，１２ｄを１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに架着する。そして、第３固定部材１２ｃ，１２ｄを、縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに複数のビス２６を介して夫々固定する。この後、ハイブリッドパネル２を太陽電池モジュール３と同様の固定方法で固定架台４に固定する。
【００５５】
こうして、複数の固定金具１２ａ〜１２ｄにより、熱交換パネル１１がフレーム枠１５に固定され、熱交換パネル１１と発電パネル１４とが熱交換可能となるので、発電パネル１４の発電に寄与されなかった太陽光により発電パネル１４が熱を持っても、この熱が伝熱シート２１を介して熱交換パネル１１の内部の配管２２へ伝達され、配管２２を流れる熱媒体を加熱することができると共に、発電パネル１４を冷却することができる。
【００５６】
このような構成によれば、固定金具１２（１２ａ〜１２ｄ）によって、熱交換パネル１１を伝熱シート２１を介して発電パネル１４の裏面に密着可能に支持するとともに、熱交換パネル１１と発電パネル１４との間で熱交換可能となるように熱交換パネル１１をフレーム枠１５に固定するので、固定金具１２を介して、太陽電池モジュール３のフレーム枠１５に、熱交換パネル１１を後付けしてハイブリッドパネル２を組み立てることができる。
【００５７】
従って、ハイブリッドパネル２を、太陽電池モジュール３の形状、サイズ、固定構造と共通化することができるので、形状とサイズが共通となって意匠的価値を損なうことなく設置することができ、固定構造が共通となって設置コストを低減することができ、依って、ハイブリッドパネル２と太陽電池モジュール３とを容易に並設することができる。
【００５８】
さらに、このハイブリッドパネル２は、太陽電池モジュール３に後付け的に熱交換パネル１１を組み付けることで構成されるので、発電と熱交換（集熱）を同時に行うハイブリッドパネル２として使用するか、発電機能のみを有する太陽電池モジュール３として使用するかを、設置現場でも容易に択一的に選択することができる。
【００５９】
熱交換パネル１１は、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであるので、既存の床暖房パネルを容易に適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。
【００６０】
フレーム枠１５は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、フレーム枠１５の下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に固定金具１２（１２ａ，１２ｂ）を差し込んで熱交換パネル１１を固定するので、太陽電池モジュール３の内部空間を有効に活用して、固定金具１２（１２ａ，１２ｂ）により熱交換パネル１１の上端部及び下端部を全長に亙ってフレーム枠１５に確実に固定することができる。
【００６１】
固定金具１２（１２ｃ，１２ｄ）は、フレーム枠１５の対向する１対の縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄに架着されるので、熱交換パネル１１の上下方向の途中部の２カ所を横方向の全長に亙って安定的に支持固定でき、発電パネル１４と熱交換パネル１１とを全面に亙って確実に密着させることができ、しかも、ハイブリッドパネル２の強度を向上させることができる。
【００６２】
次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］図８に示すように、ハイブリッドパネル２Ａの熱交換パネル１１Ａは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであっても良い。この小根太４１は、複数の細長い木材で構成され、断熱材２３内において蛇行状の配管２２Ａ間に櫛歯状に配置されている。複数の固定金具１２は、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂに代えて、小根太４１毎にビス２６ａにより固定された複数の小型固定金具１２ｅ，１２ｆを有している。各小型固定金具１２ｅ，１２ｆは、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂの断面形状と同様な断面Ｃ形（断面コ字形）に構成されたものである。複数の小型固定金具１２ｅ，１２ｆは、夫々、横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂの下部フランジ１６と熱交換パネル１１Ａとの隙間に差し込まれて、熱交換パネル１１Ａの縦方向両端部をフレーム枠１５に固定している。
【００６３】
この構成によれば、熱交換パネル１１Ａとして太陽電池モジュール３に対して既存の小根太入りの床暖房パネルを容易に適用可能であり、既存のものを流用することでコストを低減可能である。小根太４１により、熱交換パネル１１Ａの強度を向上させることができる。しかも、熱交換パネル１１Ａの各小根太４１に小型固定金具１２ｅ，１２ｆをビス２６ａで夫々直接固定可能となるので、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂと比較して、固定金具１２を小型化することができ、さらに、小根太４１により熱交換パネル１１Ａの強度が向上するので、第３固定金具１２ｃ，１２ｄを省略することができる。
【００６４】
［２］前記固定金具１２の設置箇所は、図４に示す位置に限定する必要はなく、例えば、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂを、縦フレーム枠部材１５ｃ，１５ｄの下部フランジ１６と熱交換パネル１１との隙間に差し込んで下部フランジ１６に夫々固定し、１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄを１対の横フレーム枠部材１５ａ，１５ｂに架着した構成であっても良い。
【００６５】
また、複数の固定金具１２の設置数は、必ずしも４本に限定する必要はなく、１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄを省略して、第１，第２固定金具１２ａ，１２ｂのみ設置しても良いし、１対の第３固定金具１２ｃ，１２ｄのうち一方を省略して、３本の固定金具１２を設置しても良いし、５本以上の固定金具１２を設置しても良い。
【００６６】
［３］前記固定金具１２の形状は、必ずしも断面Ｃ形（断面コ字形）に限定する必要はなく、断面Ｉ形、断面Ｈ形や断面中空の四角形状等に構成しても良いし、同様の機能を奏するものであれば、種々の形状に構成しても良い。また、複数の固定金具１２を、同様の機能を奏するものであれば、夫々が異なる形状に構成しても良い。
【００６７】
［４］前記ハイブリッドパネル２に積雪を検知する為の積雪センサーを設けても良い。この構成によると、積雪センサーが降雪を検知した場合、降雪時にハイブリッドパネル２の配管２２に１０℃〜１５℃程度の低温水を循環させて、ハイブリッドパネル２の上端面に積雪した雪を溶かすことが可能となり、多降雪エリアにおけるハイブリッドパネル２の設置が可能となる。
【００６８】
［５］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００６９】
２，２Ａ 発電熱交換ハイブリッドパネル
３ 太陽電池モジュール
１１，１１Ａ 熱交換パネル
１２ 固定金具
１２ａ〜１２ｄ 第１〜第３固定金具
１２ｅ，１２ｆ 小型固定金具
１４ 発電パネル
１５ フレーム枠
１５ａ，１５ｂ 横フレーム枠部材
１５ｃ，１５ｄ 縦フレーム枠部材
１６ 下部フランジ
２１ 伝熱シート
２２，２２Ａ 配管
４１ 小根太
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光して発電可能な発電パネルと、この発電パネルの外周部に設けられて前記発電パネルを固定する為のフレーム枠とを有する太陽電池モジュールと、
伝熱可能な伝熱シートと、この伝熱シートの裏面側に設けられて内部に熱媒体を流通させる為の配管とを有する熱交換パネルと、
前記熱交換パネルを前記伝熱シートを介して前記発電パネルの裏面に密着可能に支持するとともに、前記熱交換パネルと前記発電パネルとの間で熱交換可能となるように前記熱交換パネルを前記フレーム枠に固定する固定金具とを備えたことを特徴とする発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項２】
前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであることを特徴とする請求項１に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項３】
前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項４】
前記フレーム枠は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、前記フレーム枠の下部フランジと前記熱交換パネルとの隙間に前記固定金具を差し込んで前記熱交換パネルを固定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項５】
前記固定金具は、前記フレーム枠の対向する１対のフレーム枠部材に架着されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項１】
光を受光して発電可能な発電パネルと、この発電パネルの外周部に設けられて前記発電パネルを固定する為のフレーム枠とを有する太陽電池モジュールと、
伝熱可能な伝熱シートと、この伝熱シートの裏面側に設けられて内部に熱媒体を流通させる為の配管とを有する熱交換パネルと、
前記熱交換パネルを前記伝熱シートを介して前記発電パネルの裏面に密着可能に支持するとともに、前記熱交換パネルと前記発電パネルとの間で熱交換可能となるように前記熱交換パネルを前記フレーム枠に固定する固定金具とを備えたことを特徴とする発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項２】
前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる床暖房パネルと同構造のものであることを特徴とする請求項１に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項３】
前記熱交換パネルは、床暖房に用いられる小根太入りの床暖房パネルと同構造のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項４】
前記フレーム枠は、パネル内側に向って開口する断面コ字状に構成され、前記フレーム枠の下部フランジと前記熱交換パネルとの隙間に前記固定金具を差し込んで前記熱交換パネルを固定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【請求項５】
前記固定金具は、前記フレーム枠の対向する１対のフレーム枠部材に架着されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の発電熱交換ハイブリッドパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１５２２４（Ｐ２０１３−１１５２２４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９７９４（Ｐ２０１１−２５９７９４）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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