JP2017163662A - 光熱ハイブリッドパネル、および光熱ハイブリッドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】既存の太陽電池モジュールの架台を利用して設置可能な光熱ハイブリッドパネルを実現する。【解決手段】光熱ハイブリッドパネル（１００）は、太陽電池モジュール（１）と、熱を集める集熱板（７）と、集熱板（７）で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる流路（６）と、流路（６）に熱媒体を流出入させるフレキシブル管（３）と、流路（６）を集熱板（７）と挟むように設けられた板部材（４）と、を備え、フレキシブル管（３）は、板部材（４）を斜めに貫通している。【選択図】図５

Description

本発明は、太陽光に基づいて電気エネルギーを生成する太陽電池モジュールと、太陽光に基づいて熱エネルギーを生成する集熱板とが一体化された光熱ハイブリッドパネルに関する。

近年、自然エネルギー（再生可能エネルギー）をより効率的に利用することに対する関心が高まってきている。そのため、太陽光が持つエネルギーを電力に変換して利用することだけでなく、太陽光が持つエネルギーを熱エネルギーに変換して利用することにも、需要が増加してきている。

そこで、太陽光に基づいて電気エネルギーを生成する太陽電池モジュールと、太陽光に基づいて熱エネルギーを生成する集熱板とが一体化された装置（一般的に、光熱ハイブリッドパネルと呼ばれる）が開発されている。

例えば、特許文献１および２には、熱媒体を取り出すことにより太陽光による熱エネルギーを利用する技術が開示されている。特許文献１には、平面状に並べられた複数の太陽電池と、太陽熱を集熱する集熱板および熱媒管とを備えている太陽エネルギー利用装置が提案されている。特許文献１に記載されている太陽エネルギー利用装置では、内側枠体および外側枠体の側面を貫通している出入り口熱媒管が設けられている。

また、特許文献２には、太陽電池セルが平面状に並べられて配置された発電部と、熱媒体の流路が内部に設けられた複数の樹脂構造物を結合することにより形成されている熱回収部とを備えている太陽光熱電併給パネルが提案されている。特許文献２に記載されている太陽光熱電併給パネルでは、流路の端部において、太陽電池セルの平面に垂直な方向に熱媒体の流入口および流出口が設けられている。

特開２００１−２４４４９０号公報（２００１年９月７日公開） 特開２０１５−４４６９号公報（２０１５年１月８日公開）

しかしながら、上述のような従来技術は、下記のような課題がある。

すなわち、特許文献１に記載されている太陽エネルギー利用装置では、出入り口熱媒管が内側枠体および外側枠体の側面を貫通している。そのため、複数枚の光熱ハイブリッドパネルを並べて、各パネルの熱媒管同士を接続する場合に、パネルとパネルとの間で熱媒管同士を接続せざるを得ない。この結果、パネルとパネルとの間に、熱媒管の接続部を設けることによる大きな間隙が生まれてしまう。したがって、上述のような従来技術では、平面状に並べられた複数の太陽電池モジュール間に上述のような熱媒管の接続部に必要な大きな間隙を想定していない従来の太陽電池モジュールを設置するための既存の架台や固定具を、そのまま利用できないという問題がある。

また、特許文献２に記載されている太陽光熱電併給パネルでは、太陽電池モジュールの平面に垂直な方向に流入口および流出口が設けられている。そのため、太陽光熱電併給パネルと設置面との間に、熱媒管を配置するための配管スペースおよび作業スペースが必要となる。したがって、太陽電池モジュールを設置するための既存の架台や固定具を利用して太陽光熱電併給パネルを設置する場合、上記既存の架台では熱媒管を配置できる程のスペースが確保できず、上記既存の架台をそのまま利用できないという問題がある。また、既存の架台を設計変更したり追加部材を用いる等の手法で上記スペースを確保した場合、例えば設置面である住宅屋根からパネルが大きく浮いて美観に欠けたり、パネル裏面からの風の吹上げの影響が大きくなってしまうという問題もある。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、既存の太陽電池モジュールの架台や固定具を利用して設置可能な光熱ハイブリッドパネルを実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光熱ハイブリッドパネルは、太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの受光面の反対側の面に設置され、熱を集める集熱板と、前記集熱板において、前記太陽電池モジュールとは反対側に設置され、前記集熱板で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる流路と、前記流路の端部に設置され、前記流路に前記熱媒体を流入する、または前記流路から前記熱媒体を流出させる熱媒体流出入部と、前記流路を前記集熱板と挟むように設けられた板部材と、を備え、前記熱媒体流出入部は、前記板部材を斜めに貫通していることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、既存の太陽電池モジュールの架台を利用して光熱ハイブリッドパネルを設置できる効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルの受光面側の平面図である。 （ａ）は図１をＡ方向から見た側面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ部分断面図であり、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ部分断面図である。 上記光熱ハイブリッドパネルの受光面側とは反対側の平面図である。 板部材を除いた上記光熱ハイブリッドパネルの受光面側とは反対側の平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記光熱ハイブリッドパネルの貫通部を説明するための断面図である。 本発明の実施形態３に係る光熱ハイブリッドパネルの連結構造体における、複数の光熱ハイブリッドパネルの結合を説明するための図であり、結合前の状態を示す図である。 上記光熱ハイブリッドパネルの連結構造体における、複数の光熱ハイブリッドパネルの結合を説明するための図であり、結合後の状態を示す図である。 上記光熱ハイブリッドパネルの連結構造体を用いた光熱ハイブリッドパネルシステムにおける熱媒体の流れを説明するための図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図５に基づいて説明すれば以下のとおりである。

〔実施形態１〕
（光熱ハイブリッドパネルの構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネル１００の受光面側の平面図である。図２の（ａ）は図１をＡ方向から見た側面図であり、図２の（ｂ）は図１のＢ−Ｂ部分断面図であり、図２の（ｃ）は図１のＣ−Ｃ部分断面図である。図３は光熱ハイブリッドパネル１００の受光面側とは反対側の平面図である。図４は、板部材４を除いた光熱ハイブリッドパネル１００の受光面側とは反対側の平面図である。

図１〜図４に示すように、光熱ハイブリッドパネル１００は、太陽電池モジュール１、フレキシブル管３（熱媒体流出入部）、板部材４、断熱材５、流路６、および集熱板７を備えている。

太陽電池モジュール１は、受光面に入射した太陽光を吸収し、吸収した太陽光が持つ光エネルギーを電力に変換する。太陽電池モジュール１は、図１に示す太陽電池セル１１および枠１２と、図２の（ｂ）に示すフロントガラス１３およびバックカバー１４と、図４に示す出力リード線１６、およびＰＶモジュール（太陽電池）用端子ボックス１８とを備えている。

太陽電池セル１１は、太陽光を受光して発電するものであり、太陽電池モジュール１は複数の太陽電池セル１１を平板状に並べることにより構成されている。具体的には、太陽電池セル１１は、図１に示すように、例えば四角形のタイル状に形成され、平面上で互いに直交する２方向に沿って格子状に並べられている。また、太陽電池セル１１は、図２の（ｂ）に示すように、端面封止材１５を介して枠１２に固定されている。

枠１２は、図１に示すように、太陽電池セル１１を囲うように設置されている。また、図２の（ｂ）に示すように、枠１２は受光する側に設けられている凸部１２ａにより太陽電池セル１１を挟み込むようにして固定している。枠１２は、太陽電池モジュール１単体で設置する場合にも利用される。言い換えれば、光熱ハイブリッドパネル１００は、既存の太陽電池モジュール１の枠１２を加工せずに利用することができる。

また、図２の（ｂ）および図２の（ｃ）に示すように、フロントガラス１３は、太陽電池セル１１の受光面１１ａに積層され、水分、荷重、漏電等から太陽電池セル１１を保護する。バックカバー１４は、太陽電池セル１１の非受光面１１ｂ（受光面１１ａの反対側の面）に封止材１９を介して積層され、水分や漏電から太陽電池セル１１を保護する。

ＰＶモジュール用端子ボックス１８は、図４に示すように、太陽電池セル１１の非受光面１１ｂ側に設けられ、出力リード線１６を介して、太陽電池セル１１が発電した電力を外部に出力する。出力リード線１６の一端はＰＶモジュール用端子ボックス１８に接続され、他端には防水コネクタ１７が設けられている。これにより、例えば、給電装置等に接続されているケーブル（図示なし）と出力リード線１６との接続箇所を水分等から保護することができる。

太陽電池モジュール１は熱を回収せずに太陽光発電だけを実行する既存の太陽電池モジュールと同様の構成を有しており、単体で利用することもできる。

板部材４は、図５に示すように、流路６を集熱板７と挟むように設けられている。具体的には、枠１２において太陽電池セル１１とは反対側の端部に板部材４は固定されている。板部材４は、例えばＳＵＳ（ステンレス）を用いることができる。

また、板部材４は、図３および図５に示すように、後述するフレキシブル管３を貫通させるための開口部４ａを有する。開口部４ａは、板部材４の短手方向（ｙ方向）の一辺に沿って２箇所と、板部材４の短手方向の他の一辺に沿って上記２箇所の開口部４ａに対向する位置に２箇所とに設けられている。開口部４ａはフレキシブル管３の直径よりも大きい。フレキシブル管３を斜めに貫通させるためである。開口部４ａの形状は、フレキシブル管３が貫通可能であれば特に限定されず、円でもよく楕円状でも矩形状でもよい。ここで、開口部４ａの形状を、フレキシブル管３を貫通させる斜め方向の水平成分に長軸が沿った楕円状や、該水平成分に長辺が沿った長方形状とすれば、開口部４ａにおけるフレキシブル管３と板部材４との間の隙間の大きさを抑えつつ、よりフレキシブル管３と板部材４とが成す角度を小さくすることができるので、上述の隙間を埋めるための充填部材の使用量を低減しつつ、後述するように、配管に必要な光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間のスペースを抑えることができる。

集熱板７は、太陽電池モジュール１の受光面１ａの反対側の非受光面１ｂに設置され、熱を集める。具体的には、図４に示すように、集熱板７が太陽電池モジュール１のバックカバー１４上に設置されている。より多くの熱を集めるために太陽電池モジュール１の裏面全体をカバーするように、集熱板７が設置されていることが望ましい。なお、本実施形態では一枚板で形成された集熱板７が示されているが、集熱板７は複数の板状の部材で構成されていてもよく、例えばそれら複数の部材同士が部分的に重なって設置されていてもよく、離れて設置されていてもよい。集熱板７上には、後述する枝管６３が設置されている。

流路６は、集熱板７において、太陽電池モジュール１とは反対側に設置され、集熱板７で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる。流路６は、板部材４および太陽電池モジュール１で形成された筐体の内部に収納されている。例えば、枠１２の内側において、集熱板７と板部材４との間に、図２の（ｂ）に示すように、発泡スチロール等の断熱材５が設置されていてもよい。これにより、集熱板７で集められた熱が流路６から損失することを抑制することができる。流路６を流れる熱媒体としては、空気の他、水や不凍液でもよい。流路６は、図４に示すように、ヘッダー６１、ヘッダー６２および枝管６３を備えている。流路６は、例えば銅管とすることができる。

ヘッダー６１は、太陽電池モジュール１の長手方向（ｘ方向）の１辺に沿って集熱板７に設置されている。ヘッダー６２は、太陽電池モジュール１の長手方向の他の１辺に沿って集熱板７に設置されている。枝管６３は、複数本あり、各枝管６３の一端はヘッダー６１に接続され、各枝管６３の他端はヘッダー６１に対向して配置されているヘッダー６２に接続されている。ヘッダー６１およびヘッダー６２と各枝管６３とは略垂直となるように接続されている。

（フレキシブル管３）
フレキシブル管３は、流路６の端部に設置され、流路６に熱媒体を流入する、または流路６から熱媒体を流出させる。また、フレキシブル管３は、板部材４を斜めに貫通している。

具体的には、図４に示すように、フレキシブル管３は、一端がヘッダー６１またはヘッダー６２の端部に接続されている。また、図５に示すように、フレキシブル管３は、板部材４を斜めに貫通する。斜めに貫通するとは、図５の（ａ）に示すように、板部材４と貫通するフレキシブル管３との成す角度θが９０度未満であることを示す。

集熱板７で集められた熱を利用するために、例えば流路６と外部の管とを接続する必要がある。本実施形態の光熱ハイブリッドパネル１００では、施工性を向上させるために流路６と外部の管との接続にフレキシブル管３を用いており、該フレキシブル管３を光熱ハイブリッドパネル１００と一体化している。フレキシブル管３が一体化されているので、別の光熱ハイブリッドパネルや外部の管に接続する際に別の管部材を用いる必要がなく、容易に施工することができる。

光熱ハイブリッドパネル１００は、例えば、住宅の屋根やビルの屋上（陸屋根）などの設置面上に設置され、フレキシブル管３はそれら住宅やビルで使用される太陽熱温水器などの熱交換機器に熱媒体を送るための外部の管に接続される。そして、施工性や雨漏りの発生等を考慮すると、一般的には屋根をできる限り開口しないように配管することになるので、例えば、設置面に沿う方向に外部の管を伸ばし、屋根の端部から地上方向に曲がって延伸し、地上や壁面に設置された熱交換機器に接続されることになる。

ここで、仮にフレキシブル管３を板部材４に垂直な方向に貫通させたとすると、フレキシブル管３を上述したような設置面に沿って伸びる外部の管に接続するためにはフレキシブル管３を直角方向に曲げて、管の向きを設置面に沿う方向にしなければならない。しかしながら、フレキシブル管３は一般的に最小曲げ半径が決められており、例えばフレキシブル管３の外径に対し最小で３倍の半径の円に沿うようにしか曲げることができないというような制限がある。したがって、フレキシブル管３を直角方向に曲げる場合、少なくともフレキシブル管３の最小曲げ半径よりも広い配管スペースが光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間に必要となる。

それに対して、本実施形態では、フレキシブル管３が板部材４に対して斜めに貫通するようにして、フレキシブル管３を設置面に沿う方向に向けるのに、フレキシブル管３を直角方向にまで曲げる必要がないようにしている。これにより、フレキシブル管３を利用して光熱ハイブリッドパネル１００から熱媒体を取りだす場合に、光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間に広い配管スペースを必要としないようにし、そのような配管スペースを考慮していない、従来の太陽電池モジュールを設置するための架台や固定具をそのまま、もしくは大きな設計変更なしに流用できる。

なお、上述した角度θが小さいほど、フレキシブル管３を設置面に沿う方向に向けるために必要な曲げが小さくなり、配管に必要な光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間のスペースをより小さくすることができる。それによって、設置面に対して光熱ハイブリッドパネル１００をより密着させて設置することができ、それにより、例えば、設置面である住宅の屋根に光熱ハイブリッドパネル１００を設置した際の一体感を増すことができる。

また、フレキシブル管３の端部には、当該フレキシブル管３と他の管とを連結するためのワンタッチ式カプラ３１ａもしくはワンタッチ式カプラ３１ｂが設けられている。例えば、ワンタッチ式カプラ３１ａが挿入する側であると、ワンタッチ式カプラ３１ｂは挿入される側となる。なお、当該フレキシブル管３と他の管との連結には、ワンタッチ式カプラを用いることに限定されず、機械締め式の継手を用いてもよく、また、溶接などで連結してもよい。上記連結を機械締め式の継手を用いて行った場合、省スペース、安価、信頼性が高い等のメリットがあり、施工の手間がかかる等のデメリットがある。また、上記連結を溶接で行った場合、省スペース、信頼性が高い等のメリットがあり、施工の手間がかかる等のデメリットがある。施工の手間に注目すれば、ワンタッチ式カプラ、機械締め式の継手、溶接の順に施工がしやすい。

（貫通部）
板部材４においてフレキシブル管３が貫通している開口部４ａには、板部材４とフレキシブル管３との間の隙間を埋めるための充填部材が設けられ、光熱ハイブリッドパネル１００内への水分等の侵入が抑制されている。充填部材は、いわゆるシーリング材やコーキング材を用いることができ、例えば、ブッシング５０およびシリコーン樹脂５１が用いられる。

充填部材について、具体的に図５に基づいて説明する。図５の（ａ）〜図５の（ｃ）は、光熱ハイブリッドパネル１００の貫通部を説明するための断面図である。図５の（ａ）は、開口部４ａにフレキシブル管３が貫通した状態を示し、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の開口部４ａにブッシング５０を設置した状態を示し、図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）の開口部４ａにシリコーン樹脂５１を塗布した状態を示す。

図５の（ａ）〜図５の（ｃ）に示すように、開口部４ａにおいては、開口部４ａにフレキシブル管３を貫通させた状態で、ブッシング５０（充填部材）を設置し、シリコーン樹脂５１（充填部材）を塗布することで、ブッシング５０とフレキシブル管３との隙間を埋める。これにより、開口部４ａが密閉される。

（熱媒体の流れ）
図４に基づき、熱媒体の流れの一例について説明する。光熱ハイブリッドパネル１００が単体で用いられる場合、例えば破線円Ｄおよび破線円Ｅで囲まれている、ワンタッチ式カプラ３１ａおよびワンタッチ式カプラ３１ｂは閉塞される。閉塞されないワンタッチ式カプラ３１ａおよびワンタッチ式カプラ３１ｂは外部の管に接続され、熱媒体の流出入が行われる。

例えば、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ｂに流路６から熱媒体が流入する場合、流路６内の圧力の差により、図４の矢印で示すように、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ｂ、フレキシブル管３、ヘッダー６２、枝管６３、ヘッダー６１、フレキシブル管３、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ａの順に熱媒体が流れる。

〔実施形態２〕
（光熱ハイブリッドパネルの製造方法および効果）
本発明の実施形態２に係る光熱ハイブリッドパネル１００の製造方法は、太陽電池モジュール１の受光面１ａ側から反対側の非受光面１ｂ側に向かって、熱を集める集熱板７と、集熱板７で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる流路６と、流路６の端部に設置され、流路６に熱媒体を流入する、または流路６から熱媒体を流出させるフレキシブル管３と、流路６を集熱板７と挟むように設けられた板部材４と、を取り付ける取付ステップと、フレキシブル管３を、板部材４に斜めに貫通させる貫通ステップと、を含む。

光熱ハイブリッドパネル１００は、フレキシブル管３が板部材４を貫通しているため枠１２の側面に穴を開ける必要がない。そのため、枠１２として既存の太陽電池モジュールの枠を加工せずにそのままに用いて光熱ハイブリッドパネル１００を製造することができる。

また、光熱ハイブリッドパネル１００は、フレキシブル管３が板部材４を斜めに貫通しているため、（１）光熱ハイブリッドパネル１００からのフレキシブル管３の取り出しのため、および（２）フレキシブル管３と他の管との接続のため、に広いスペースを必要としない。そのため、既存の太陽電池モジュールを設置するときに用いる架台をそのまま加工せずに用いて、光熱ハイブリッドパネル１００を設置面に設置することができる。その結果、光熱ハイブリッドパネル１００を製造するための枠１２および光熱ハイブリッドパネル１００を設置するため架台を製造するための製造機器を新たに導入する必要がないので、コストを抑えることができる。

また、光熱ハイブリッドパネル１００は、別の言い方をすれば、太陽電池モジュール１の枠１２内に、フレキシブル管３、流路６、および集熱板７を取り付け、板部材４で蓋をしたものである。そのため、設置面に光熱ハイブリッドパネル１００を設置する場合において、フレキシブル管３と他の管との接続以外は、太陽電池モジュール１の設置方法と同じとなる。したがって、施工者は光熱ハイブリッドパネル１００の設置のための新たな技術を習得することなく、光熱ハイブリッドパネル１００を設置面に設置することができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図６〜図８を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態３に係る光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００における、複数の光熱ハイブリッドパネル１００の結合を説明するための図であり、結合前の状態を示す図である。図７は、光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００における、複数の光熱ハイブリッドパネル１００の結合を説明するための図であり、結合後の状態を示す図である。図８は、光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００を用いた光熱ハイブリッドパネルシステム３００における熱媒体の流れを説明する図である。

（パネルの接続）
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００（光熱ハイブリッドシステム）は、光熱ハイブリッドパネル１００を含み、光熱ハイブリッドパネル１００と同じ構成を備えた複数の光熱ハイブリッドパネルを設置面上に並べて設置したものである。なお、本実施形態の光熱ハイブリッドパネル１００は背面方向に熱媒管であるフレキシブル管３を配しており、パネル側面に熱媒管を配する光熱ハイブリッドパネルのように隣接する光熱ハイブリッドパネル１００間に配管のための大きな隙間を設ける必要はない。

具体的には、図６および図７に示すように、複数の光熱ハイブリッドパネル１００を結合する場合、光熱ハイブリッドパネル１００のワンタッチ式カプラ３１ａと、当該ワンタッチ式カプラ３１ａに対向する当該光熱ハイブリッドパネル１００に隣接する光熱ハイブリッドパネル１００におけるワンタッチ式カプラ３１ｂと、を接続する。また、光熱ハイブリッドパネル１００の一方の出力リード線１６と、当該光熱ハイブリッドパネル１００の他方の出力リード線１６に対向する当該光熱ハイブリッドパネル１００に隣接する光熱ハイブリッドパネル１００における出力リード線１６と、を接続する。

光熱ハイブリッドパネル１００は熱媒体の流出入に、パネル背面に配されたフレキシブル管３を用いている。そのため、光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００は、隣接する光熱ハイブリッドパネル１００のフレキシブル管３同士の接続において、パネル側面に熱媒管を配する光熱ハイブリッドパネルのように、隣接する光熱ハイブリッドパネル１００間に広い配管スペースを必要としない。これにより、太陽電池パネルを複数並べて設置する場合と同様の間隔で光熱ハイブリッドパネル１００を並べて設置することができる。なお、ここで太陽電池パネルとは発電機能のみを備える通常の太陽電池パネルのことであり、例えば、上述した太陽電池モジュール１の部分のみで構成されるものである。

また、本実施形態の光熱ハイブリッドパネル１００は上述したように、フレキシブル管３が板部材４を斜めに貫通しているので、光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間で配管するために必要なスペースを抑制している。これにより、通常の太陽電池モジュールを設置する架台や固定具を用いることを可能としており、それら通常の太陽電池モジュールと、光熱ハイブリッドパネルの設置面からの設置高さを同じにすることができる。

したがって、同じ屋根の上に複数の太陽電池パネルと光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００とを並べて設置する場合、太陽電池パネルと光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００とがそれぞれ同様の間隔かつ 同様の設置高さで設置することで同様の外観になるように設置することができ、一体感のある外観とすることができる。

（熱媒体の流れ）
図８に基づき、熱媒体の流れの一例について説明する。図８は光熱ハイブリッドパネルシステム３００における熱媒体の流れの一例を説明する図である。光熱ハイブリッドパネルシステム３００は、光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００と、熱媒体を循環させるポンプ７０と、光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００とポンプ７０とをつなぐ管７１および管７２と、を備えている。

光熱ハイブリッドパネルシステム３００では、例えば、破線円Ｆおよび破線円Ｇで囲まれている、ワンタッチ式カプラ３１ａおよびワンタッチ式カプラ３１ｂは閉塞されている。閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ａおよびワンタッチ式カプラ３１ｂが外部の管７１または管７２と接続され、熱媒体流出入が行われる。図８に示す一例では、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ｂとポンプ７０とが管７１により接続されている。また、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ａとポンプ７０とが管７２により接続されている。光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００にポンプ７０から熱媒体が流入された場合、流路６の圧力差により図８の矢印で示すように、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ｂ、フレキシブル管３により接続された複数のヘッダー６２、各枝管６３、フレキシブル管３により接続された複数のヘッダー６１、閉塞されていないワンタッチ式カプラ３１ａの順に熱媒体が流れる。

光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００を通過した熱媒体は、管７２によりポンプ７０に戻る。その間に、例えば、光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００により集めた熱を負荷（図示なし）に利用する。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、太陽電池モジュール１と、前記太陽電池モジュール１の受光面１ａの反対側の面（非受光面１ｂ）に設置され、熱を集める集熱板７と、前記集熱板７において、前記太陽電池モジュール１とは反対側に設置され、前記集熱板７で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる流路６と、前記流路６の端部に設置され、前記流路６に前記熱媒体を流入する、または前記流路６から前記熱媒体を流出させる熱媒体流出入部（フレキシブル管３）と、前記流路６を前記集熱板７と挟むように設けられた板部材４と、を備え、前記熱媒体流出入部は、前記板部材４を斜めに貫通している。

上記構成によれば、集熱板７が太陽電池モジュール１の受光面１ａの反対側の非受光面１ｂに設置されているため、太陽光発電で有効利用されなかった太陽光の熱を集熱板７に集めることができる。また、熱媒体が流れる流路６が集熱板７と板部材４とに挟まれているため、集熱板７で集められた熱が流路６から損失することを防ぐことができる。

さらに、熱媒体流出入部は板部材４を斜めに貫通している。このため、例えば、光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間の空間部を利用して、外部と流路６との間で熱媒体を流出入させるための接続管と熱媒体流出入部とを接続することができる。また、熱媒体流出入部が板部材４を垂直に貫通した場合と比較して、熱媒体流出入部と接続管との接続に必要となる太陽電池モジュール１の厚み方向へのスペースが小さくてすむ。その結果、太陽電池モジュール１単体を設置する場合に必要なスペースで光熱ハイブリッドパネル１００を設置することできる。これにより、例えば、既存の太陽電池モジュールの架台を用いて光熱ハイブリッドパネル１００を設置することが可能となる。

本発明の態様２に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、上記態様１において、前記熱媒体流出入部は、フレキシブル管であることが好ましい。

上記の構成によれば、熱媒体流出入部にフレキシブル管が用いられている。これにより、熱媒体流出入部が柔軟性を有するので、例えば、太陽電池モジュール１の平面範囲内において熱媒体流出入部と接続管とを接続することができる等、光熱ハイブリッドパネル１００の設置において施工のしやすさが向上する。

本発明の態様３に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、上記態様１または２において、前記板部材４における前記熱媒体流出入部（フレキシブル管３）が貫通している開口部４ａには、前記板部材４と前記熱媒体流出入部との間の隙間に充填部材（ブッシング５０およびシリコーン樹脂５１）が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、板部材４の貫通箇所、すなわち開口部４ａが充填部材により塞がれている。その結果、光熱ハイブリッドパネル１００内への雨水等の侵入を防ぐことができるので、光熱ハイブリッドパネル１００の劣化を防ぐことができる。

本発明の態様４に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記熱媒体流出入部（フレキシブル管３）は、前記熱媒体流出入部と前記板部材４との間隔を最小限とするように、前記板部材４に沿って延伸していることが好ましい。

上記構成によれば、熱媒体流出入部が、熱媒体流出入部と板部材４との間隔を最小限するように板部材４に沿って延伸されている。これにより、光熱ハイブリッドパネル１００の設置に必要となる光熱ハイブリッドパネル１００と設置面との間の空間部を最小限にすることができる。

本発明の態様５に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記熱媒体流出入部（フレキシブル管３）の端部には、当該熱媒体流出入部と他の管とを接続するためのワンタッチ式カプラ３１ａ・３１ｂが設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、熱媒体流出入部（フレキシブル管３）と他の熱媒体流出入部とをワンタッチ式カプラ３１ａ・３１ｂで接続することができるので、光熱ハイブリッドパネル１００の設置において施工のしやすさが向上する。

本発明の態様６に係る光熱ハイブリッドシステム（光熱ハイブリッドパネルの連結構造体２００）は、上記態様１から５のいずれかにおける光熱ハイブリッドパネル１００を含み、前記光熱ハイブリッドパネル１００と同じ構成を備えた複数の光熱ハイブリッドパネルを設置面上に並べて配置し該複数の光熱ハイブリッドパネルの前記熱媒体流出入部を互いに連結していることが好ましい。

上記構成によれば、光熱ハイブリッドパネルの側面間で、熱媒管同士の接続を行う必要がないため、隣接する光熱ハイブリッドパネルを隙間なく結合することができる。そのため、複数の光熱ハイブリッドパネル１００であっても、同数の太陽電池モジュール１と同じ設置スペースで設置することができる。その結果、例えば、同じ屋根の上に複数の太陽電池モジュール１と複数の光熱ハイブリッドパネル１００とを設置する場合であっても、複数の太陽電池モジュール１と複数の光熱ハイブリッドパネル１００とをそれぞれ同様の間隔かつ同様の設置高さで設置することで同様の外観になるように設置することができ、一体感のある外観とすることができる。

本発明の態様７に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、太陽電池モジュール１の受光面１ａ側から反対側の面（非受光面１ｂ）側に向かって、熱を集める集熱板７と、前記集熱板７で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる流路６と、前記流路６の端部に設置され、前記流路６に前記熱媒体を流入する、または前記流路６から前記熱媒体を流出させる熱媒体流出入部（フレキシブル管３）と、前記流路６を前記集熱板７と挟むように設けられた板部材４と、を取り付ける取付ステップと、前記熱媒体流出入部を、前記板部材４に斜めに貫通させる貫通ステップと、を含む。

上記構成によれば態様１と同様の効果を奏する。

本発明の態様８に係る光熱ハイブリッドパネル１００は、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記板部材４における前記熱媒体流出入部（フレキシブル管３）が貫通している開口部４ａの形状は、前記熱媒体流出入部が貫通する斜め方向の水平成分に長軸が沿った楕円状であることが好ましい。

上記構成によれば、開口部における熱媒体流出入部と板部材との間の隙間の大きさを抑えつつ、より熱媒体流出入部と板部材とが成す角度を小さくすることができるので、上述の隙間を埋めるための充填部材の使用量を低減しつつ、配管に必要な光熱ハイブリッドパネルと設置面との間のスペースを抑えることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 太陽電池モジュール
１ａ 受光面
１ｂ 非受光面（受光面の反対側の面）
３ フレキシブル管（熱媒体流出入部）
４ 板部材
６ 流路
７ 集熱板
３１ａ・３１ｂ ワンタッチ式カプラ
５０ ブッシング（充填部材）
５１ シリコーン樹脂（充填部材）
１００ 光熱ハイブリッドパネル
２００ 光熱ハイブリッドパネルの連結構造体（光熱ハイブリッドシステム）

Claims (5)

1. 太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールの受光面の反対側の面に設置され、熱を集める集熱板と、
   前記集熱板において、前記太陽電池モジュールとは反対側に設置され、前記集熱板で集められた熱を移動させる熱媒体が流れる流路と、
   前記流路の端部に設置され、前記流路に前記熱媒体を流入する、または前記流路から前記熱媒体を流出させる熱媒体流出入部と、
   前記流路を前記集熱板と挟むように設けられた板部材と、を備え、
   前記熱媒体流出入部は、前記板部材を斜めに貫通していることを特徴とする光熱ハイブリッドパネル。
2. 前記熱媒体流出入部は、フレキシブル管であることを特徴とする請求項１に記載の光熱ハイブリッドパネル。
3. 前記板部材における前記熱媒体流出入部が貫通している開口部には、前記板部材と前記熱媒体流出入部との間の隙間に充填部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光熱ハイブリッドパネル。
4. 前記板部材における前記熱媒体流出入部が貫通している開口部の形状は、前記熱媒体流出入部が貫通する斜め方向の水平成分に長軸が沿った楕円状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光熱ハイブリッドパネル。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光熱ハイブリッドパネルを含み、前記光熱ハイブリッドパネルと同じ構成を備えた複数の光熱ハイブリッドパネルを設置面上に並べて配置し該複数の光熱ハイブリッドパネルの前記熱媒体流出入部を互いに連結していることを特徴とする光熱ハイブリッドシステム。

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