JPS5831253A - 太陽電池付太陽熱集熱筒 - Google Patents

太陽電池付太陽熱集熱筒

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JPS5831253A
JPS5831253A JP56129005A JP12900581A JPS5831253A JP S5831253 A JPS5831253 A JP S5831253A JP 56129005 A JP56129005 A JP 56129005A JP 12900581 A JP12900581 A JP 12900581A JP S5831253 A JPS5831253 A JP S5831253A
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JP
Japan
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heat collecting
heat
solar
tube
glass
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Application number
JP56129005A
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English (en)
Inventor
Hisayoshi Gyoda
行田 尚義
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/44Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
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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】 この発明は太陽エネルギー利用システムに使用される太
陽電池付太陽熱集熱筒に関する。
従来太陽エネルギー利用システムに用いられるものには
、太陽熱集熱筒があシ、この太陽熱集熱筒は一般にガラ
スチューブからなる真空ガラス筒内に、集熱板を偏えた
集熱パイプを配置して構成されている。この集#1〜1
il′i集熱板で太陽光を吸収して得た熱を集熱パイノ
内に流す熱媒体に熱伝尋してこの熱媒体を加熱するもの
であシ、いわゆる集熱筒は太陽からの光エネルギーを熱
エネルギーに変換して太陽エネルギーを利用するもので
ある。したかって、上記集熱筒は光エネルギーを熱エネ
ルギー((Cの与変換するだけで、太陽エネルギーを電
気エネルギーに変換して利用できないものであった。
また、逆に上記太陽エネルギーを電気エネルギーのみに
変換するものとしては太陽電池がある。この太陽電池は
一般に、グラスチックやセラミック等の電気絶縁板を配
置]1、この絶縁板上に単結晶のシリコンウエノ・等か
ら力る光電1池素子を複数個並べ、これら光電池素子を
直列または並列に導体で接続して構成されており、通常
上記太陽電池は太陽と対向する面をガラス窓としたケー
スに収容されてイ史用される。しかし、上記構成による
従来の太陽電池において幻1、」二記ケース内に収容さ
れているものの、上記光電池素子における上記導体の接
続部が湿気等によって腐蝕され、これらの接続が外れる
不具合があった。また、使用中上記光電池素子が太陽熱
によって極度に加熱されるなどして、光電池素子の電気
変換効率に急影響を及ばず不具合があった。
この発明はこのような事情にもとづいてなされたもので
、その目的とするところは、太陽電池を構成する複数の
光電池素子を太陽熱集熱筒内に収容して、上記導体の接
続部における腐蝕や太陽熱による上記光電池素子の極度
の温度上昇を防止するとともに、上記太陽熱集熱部自体
に太陽エネルギーの電気エネ〃ギー変換機・能をもたせ
た太陽電池付太陽熱集熱筒を提供することにある。
すなわち、この発明は内部を真空とするかもしくは不活
性ガスを封入してなるガラス筒内に、気密に貫通した集
熱パイプを配設するとともに集熱パイプの外面に密着さ
れた集熱板を配置し、この集熱板の太陽と対向する表面
にそれぞれ無機接着剤を介して密着され互いに1に気的
に接ゎCされた複数の光電池素子を取着したことを特徴
とするものである。
以下この発明の一実施例を第1図ないし6図にもとづき
説明する。
図中1はガラス筒である。このガラス筒11171゜ガ
ラスチューブ2の両端を金属(li’e  Cr −N
1合金)製の端部キャップE a r 3 bで気密に
構成しである。そして、ガラス筒1内にQユ端部ギャッ
プ3ar 3bを気密に貫通して集熱・臂イグ4が配置
dされている。集熱パイプ4はたとえば熱伝導性に俊れ
た銅パイプからなり、水などの熱媒体の通路を構成して
いる。i!た、集熱パイプ4は端部キャラ7’ 3 a
 、 3 bを気密に貫通するものであるか、一方の端
部キャップ3aに対してはベローズ5aからなる継手ノ
ヤイゾ5を介して気密に貫通されている。この継手・9
イf5は集熱パイf4と2重管構造をなL、一端が端部
キャップ3aに気密に接合されているとともに他端が集
熱バイア″4の外面に気密に接合されてよ?す、またベ
ローズ5aによってガラス筒Iと集熱バイア″4との熱
膨張差を吸収できるように外っている。そして、上記端
部キャラ7’ 3 aには銅製の排気管6が気密に接合
されている。
この排気管6はガラス筒1内を排気する際に、)i、空
ポンプと接続され、排気が終了して所定の真空度に達し
た後、封止されるものである。
上記〃ラス筒l内には集熱板7が収容されている。この
集熱板7は熱伝導性の良好なアルミニウムのプレートで
形成されており、その中央部において集熱/J?イゾ4
の外面にかしめ結合などにより密着して接合されている
。また、集熱板7の太陽と対向する表面には選択吸収膜
(図示しない。)が形成されている。この選択吸収膜け
たとえばクロム等の酸化膜からなり、太陽光の波長領域
は良好に吸収するが、しかしながら赤外線波長領域の放
出は小さい性質を有している。したがって、集熱板7に
照射された太陽光は選択吸収膜で吸収されて集熱板7を
良好に5− 加熱できるようになっている。
そして、上記集熱板7の表面にね複数の光電池素子8・
・・が配置されている。各光電池素子8はたとえば単結
晶のシリコンウェハ9からなシ、シリコンウェハ9の表
面に網状の電極を蒸着するとともに、裏面に蒸着面9b
を形成して構成されている。そして、これら光電池素子
8・・・は隣9合うそれぞれのシリコンウェハ9の電極
9aと蒸着面9bとをたとえば銀箔また一ニッケルの薄
板等からなる導体10・・・で順次電気的に接続して所
定の電力が得られるように構成されているものである。
また、互いに接続される光電池素子8・・・の最初と最
後は導線11.11によって電気的に接続されてなり、
これら導線11.11は上記端部キ丁ツ7°3aに気密
に接続されたKOV (コパール)チー−112を介し
てガラス封止され、ガラス筒I外に導出されている。な
お、13はそれぞれのシリコンウェハの表面側に形成さ
れた反射肪止膜である。
また、上記光電池素子8・・・は集熱板7の表面6一 に配置されるものであるが、それぞれ無機接着剤14を
介して集熱板7に取着されている。すなわち、上記集熱
板7には第3図に示される如く、光電池素子8・・・を
嵌め込み可能な凹部I5・・・が形成されており、各凹
部I5け底面が開口面よシも大きく々っている。そして
、各光電池素子8・・・d各回部15の底面に無機接着
剤I4が注入された後、各凹部I5に嵌め込まれること
により、無機接着剤14を介して集熱板7に面接触され
て接着されている。また、無機接着剤I4は光電池素子
9の上面にはみ出すように注入されるもので、無機接着
剤14が固化した際、光電池素子9はその下面および上
面の両側から挾みつけられるように構成されている。ま
た、無機接着剤14には耐火性セラックと無機ポリマー
とを主成分とした一液加熱硬化形のものが用いられるこ
とによυ、上記集熱板7と光電池素子8との間に極めて
良好な接着面が構成されているものである。なお、無機
接着剤14日゛上記した主成分のものに限らず、硅酸ナ
トリウムと石粉と全混合してなる接着剤または無機質の
セメント等であっても良い。
そして、上記構成の太陽電池付太陽熱集熱筒は第6図に
示される太陽熱利用システムに適用されるものである。
このシステムは発明に係る太陽電池付太陽熱集熱筒をA
とすれば、この集熱筒Aを最上流側に配置して集熱筒A
の他に通常の太陽熱集熱筒n、c、・・・全直列に接続
して構成されている。なお、集熱筒R,Cは上記集熱筒
Aに比べて太陽電池が備えられていないもので、その他
の構成は集熱筒Aと同じものである、。
また、Dは熱交換器であり、Eは各集熱筒A。
B、Cの集熱・9イグ4・・を通じて熱媒体を循環させ
るポンプである。そして、このポンプEのモータには上
記集熱筒Aから導出された太陽1!池の導線11.11
が接続され、丸陽電池の電力が上記モータに供給される
ようになっている。
次に、上記構成による一実施例の作用を説明する。
上記太陽熱利用システムにおける各集熱筒A。
R,Cけ集熱板7・・・で太陽光を吸収して得た熱を集
熱パイプ4・・・内に流す熱媒体に熱伝導して順次熱媒
体を加熱するものであシ、高温となった熱媒体を熱交換
器りに導くことにより、太陽の光エネルギーを熱エネル
ギーに変換して利用するものである。また、太陽電池付
太陽熱集熱筒Aからは光電池素子8・・・から得られf
c’il!力を」―記d?ンプEのモータに導くことに
よシ、光エネルギーを電気エネルギーに変換して利用す
ることができる。したがって、この発明に係る集熱筒A
を用いれば、太陽からの光エネルギーを熱エネルギーに
変換するだけではなく、光エネルギーを電気エネルギー
に変換するものであるから、太陽エネルギーを効果的に
利用できる。
−また、上記集熱筒Aにおけるガラス筒I内は真空に構
成されているものであるから、上記ガラス筒I内に収容
された光電池素子8・・・相互を接続する導体ro・・
・の接続部が湿気等によって腐蝕されることはない。よ
って、長時間の使用9− に際し、上記接続部が腐蝕によって外れて太陽電池の使
用か不能になるようなこともないので、太陽電池を長時
間確実に使用できる。
また、集熱筒A内の上記太陽箱、池を渭4成する光電池
素子8・・・はそれそわ無機接層剤14・・・を介して
集熱板7に密着しで取着さ−hているので、各光電池素
子8側からみれば、これら光電池素子8・・・は集熱パ
イプ4内を流れる熱媒体によって冷却されfc集熱板7
により、土H1ル無機接着剤14・・・を介して冷却さ
れることになる。しかも、上記集熱筒Aは最上流側すな
わち熱交換器りで熱交換された後の冷却された熱媒体か
その集熱パイプ4内に導かれるものであるから、一層光
電池累子8・・・の冷却効果は高いものである。よって
、これら光電池素子8・・・が使用中、太陽熱によって
極度に加熱されて高温となるのを防止でき、光電池素子
8・・・の電気変換効率に悪影響を及はすことはない。
なお、この発明は上1+2一実施例に制約されるもので
は寿い。
10− たとえば、光電池素子が嵌め込まれる集熱板の四部は上
記一実施例のものに限らず、第7図に示される四部70
に形成してもよい。この凹部70は底面積よシも開口面
積の方が大きく形成されたものであシ、またこの場合、
光電池素子8の取付けに押え板71.71を設けて一層
光電池素子8の固定を確実にしている。
また、光電池素子8は集熱板7に四部を形成して取着さ
れるものにも限らず、第8図に示される如く光電池素子
8をセラミックや磁器等の保持具80.80で挾持して
集熱板7に取着するようにしてもよい。
さらに、この発明に係る集熱筒においては、ガラス筒の
内部を真空に構成する代わシに、内部に窒素やアルゴン
等の不活性ガスを封入してもよいものである。
以上説明したようにこの発明は、内部を真空とするかも
しくは不活性ガスを封入してなるガラス筒内に、気密に
貫通した集熱パイプを配設するとともに集熱パイプの外
面に密着された集熱板を配置し、この集熱板の太陽と対
向する表面にそれぞれ無機接着剤を介して密着され互い
に電気的に接続された複数の光’eli、池素イを取着
したことを特徴とする。したがって、上記構成による集
熱筒によれば、太陽の光エネルギーを熱エネルギーに変
換して利用できるばかりではなく、光エネルギーを電気
エネルギーに変換して利用できる。そして、上記光電池
素子は内部を真空とするかもしくは不活性ガスを封入し
てなるガラス筒内に収容されているので、これら光電池
素子を電気的に接続する導体の接続部が湿気によって腐
蝕されて劣化されることはない。
tた、光電池素子は集熱板の表面に無機接着剤を介し密
鳥して取着されているので、この光電池素子は集熱・ヤ
イグ内を流れる熱媒体によって逆に集熱板および無機接
着剤を介して0却されることになる。よって、上記光電
池素子が太陽熱によって極度に温度上昇してその電気変
換効率に悪影響を及ぼすことがないなど、柚々と優れた
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図はこの発明の一実施例を示し、第1
図は集熱部全体の斜視図、第2図は集熱筒の断面図、M
3図は第2図中■部の拡大図、第4図はシリコンウェハ
の平面図、第5図はシリコンウェハの背面図、第6図は
集熱筒を用いたシステムの構成図である。 第7図および第8図はこの発明の他の実施例をそれぞれ
示す集熱板の一部断面図である。 I・・・ガラス筒、4・・・集熱パイプ、7・・・集熱
板、8・・・光電池素子、I4・・・無機接着剤。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦13− 彫 ′l 図 第3図 第4図 第5図 第6図 増 7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガラスチューブの端部を気密に閉塞し、内部を真空とす
    るかもしくは内部に不活性ガスを封入してなるガラス筒
    と、このガラス筒内に気密に貝通して配設され熱媒体通
    路を構成する集熱パイプと、上記ガラス筒内に上記集熱
    パイプの外面に密着して連結された集熱板と、この集熱
    板の太陽と対向する表面にそれぞれ無機接着剤を介し密
    着して取着されるとともに互いに電気的に接続された複
    数の光電池素子とを具備したことを特徴とする太陽電池
    付太陽熱集熱筒。
JP56129005A 1981-08-18 1981-08-18 太陽電池付太陽熱集熱筒 Pending JPS5831253A (ja)

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