JPS5997457A - 太陽エネルギ−利用装置 - Google Patents

太陽エネルギ−利用装置

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JPS5997457A
JPS5997457A JP57205953A JP20595382A JPS5997457A JP S5997457 A JPS5997457 A JP S5997457A JP 57205953 A JP57205953 A JP 57205953A JP 20595382 A JP20595382 A JP 20595382A JP S5997457 A JPS5997457 A JP S5997457A
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堀米　孝
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SHINENERUGII SOGO KAIHATSU KIKO
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SHINENERUGII SOGO KAIHATSU KIKO
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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を電気エネルギー及び熱エネ
ルギーに変換して利用する太陽エネルギー利用装置に関
する。
近年、太陽エネルギー利用装置の研究開発が盛んに行な
われており、太陽熱利用の給湯システムや冷暖房システ
ムのように太陽エネルギーｔＪＫ％エネルギーに変換し
て利用する装置、及び太陽□電池のように太陽エネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換して利用する装置、さら
に、太陽熱発電プラントのように、太陽熱によって蒸気
を発生させてタービン発電機を回し、間接的に電気エネ
ルギーに変換して利用するシステム等、種々の形態によ
る太陽エネルギーの利用が計られている。
さらに、現在家庭等で使われているエネルギーは、熱と
電気であるから、その両方を太陽エネルギーによって賄
えるようにすることが望まれている。
そのため、例えば太陽集熱器と太陽電池とヲ一体的に組
合わせて、１つの装置から熱も電気も取り出せるように
することが考えられている。
しかしながら、現状では太陽電池・の変換効率（シリコ
ン結晶系で１０％程度）は太陽集熱器の集熱効率に比べ
てかなシ低い、ため、同一集光面積から得られる熱エネ
ルギーと電気エネルギーのバランスが悪く、熱エネルギ
ーが必要なだけ得られるように設計しても電気エネルギ
ーが大幅に不足するという問題がある。
例を示すと、５０倍集光でシリコン結晶系の太陽電池を
用いても、得られる電気エネルギーと熱エネルギーの比
は１：５程度になる。
この発明は、このような問題を解決するためになされた
ものであり、１つの太陽エネルギー利用装置から熱エネ
ルギーと電気エネルギーをバランス良く取シ出せるよう
にすることを目的とする。
そのため、この発明による太陽エネルギー利用装置は、
上面に太陽電池を貼着した温水管とこの温水管に供給す
る水を通す冷水管と全熱電変換素子を挾んで上下に重ね
て設け、太陽光線ｋ　’Ｊニヤフレネルレンズによって
集光して上記太陽電池に当てるようにして、その太陽電
池によって電気エネルギーを発生させると共に、太陽電
池に吸収された熱を温水管内に流れる水に奪わせて熱エ
ネルギーとして取シ出し、さらに、温水管と冷水管の温
度差を利用して熱電変換素子からも電気エネルギーを発
生させるようにしたものである。
以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明する
。
第１図は、この発明の一実施例全模型的に示す斜視図で
ちゃ、第２図はその横断面図である。
この太陽エネルギー利用装置は、図示のように、上面に
多数のシリコン結晶系、アモルファスシリコン系、ガリ
ウム・ヒ素系等の太陽電池１を貼着した角筒状の温水管
２と、この温水管２に供給する水を通す角筒状の冷水管
６とを、多数の熱電変換素子４を挾んで上下に重ねて設
けている。この温水管２及び冷水管３は、例えばステン
レス製である。
そして、下部に冷水管を嵌入させて一体的に固着し、両
側面が上方にテーパ状に拡開して延びるフレーム５によ
ってリニヤフレネルレンズ６を太陽電池１の上面に平行
に且つ長手方向に沿って支持し、このフレネルレンズ６
が太陽光線りを太陽電池５上に収束させるように相互の
位置関係を決めて配設している。
さらに、この実施例では温水管２の流出口と冷水管乙の
流入口とを、蓄熱・熱交換器７内を通る連通管８によっ
て接続し、冷水管乙の流出口と温水管２の流入口をＵ字
状の連通管９によって接続している。
なお、蓄熱・熱交換器７には、給水管１０とそれによっ
て流入した水を湯にして流出する給湯管１１が接続され
ている。１２は電気出力を取り出すだめの電線である。
第６図は、熱電変換部の詳細を示し、熱電変換素子４は
、例えばビスマス−テルル（Ｂｉ　−Ｔｅ）系半導体の
Ｐ型素子４１とＮ型素子４２を温水管２及び冷水管乙の
長手方向に交互に間隔を置いて配列し、隣接するＰ型素
子４１とＮ型素子４２の上面同志及び下面同志金銅又は
アルミニウムの電極片４６によって交互に千鳥状に接続
され、多数の熱電変換素子４が直列に接続された状態に
なって、温水管２及び冷水管の幅方向に間隔を置いて２
組並列に介装されている。
４４は電気絶縁性があって伝熱性の良い接着剤であゃ、
上側の電極片４６を温水管２の下面に、下側の電極片４
６を冷水管乙の上面にそれぞれ貼着している。
なお、温水管２および冷水管乙にアルミナ溶射処理によ
る絶縁を施せば、接着剤４４は必ずしも電気絶縁性であ
る必要はない。
このように構成した太陽エネルギー利用装置を長手方向
を東西方向にして、太陽光線りがなるべくリニヤフレネ
ルレンズ６に垂直に入射するように南側に幾分傾斜させ
て設置する。この傾斜全季節によって変化させ得るよう
にするとよい。
それによって、リニヤフレネルレンズ６に入射した太陽
光線りが太陽電池１上に収束して当９、太陽電池１はそ
の光エネルギーに応じた起電力すなわち電気エネルギー
を発生する。
この太陽電池１はまた、太陽光を効率よく吸収して熱に
かえ、温水管２かもの放熱は抑える選択吸収膜としての
作用もなしく特にシリコン系太陽電池の場合）、温水管
２に流入した冷水がこの太陽電池１の熱によって加熱さ
れて温水となる。それによシ、太陽電池１は冷却される
ことになるので、高温になυ過ぎて電気エネルギーへの
変換効率が低下することはない。
温水管２を通過して加熱された温水は、連通管８によっ
て蓄熱・熱交換器７に導かれ、蓄熱材（水、油、砂等を
用いる）に熱交換して冷やされて冷水管乙に流入し、こ
の冷水管を通過して連通管９によって再び温水管２に循
環される。
したがって、温水管２の下面と冷水管６の上面との間に
相当の温度差が生ずるため、熱電素子４はその熱電効果
（ゼーベツク効果）によって、この温度差に応じた起電
力を両端〒電極片４６から発生する。
このようにして、蓄熱・熱交換器に貯えられた熱エネル
ギーによって、給水管１０かも流入する水を熱交換して
湯にして給湯管１１から取シ出し、洗面所や浴室に給湯
したシ、暖房用等に利用することができる。
また、太陽電池１及び熱電変換素子４によって発生した
電気エネルギーは、電線１２かも取シ出され、図示しな
い蓄電池に貯えて、照明その他の電気器具用の電源とし
て利用することができる。
なお、蓄熱・熱交換器７を省略して、冷水管６の流入口
に給水管１０を、温水管２の流出口に給湯管１１を接続
し、温水管２内で加熱された温水を直接利用するように
してもよい。
また、温水管２等の長さ及び他の寸法は、必要とする温
水の温度及び量、電気エネルギーの発生量との関係によ
シ任意に選ぶことができるし、このようなユニットヲ複
数個直列又は並列に接続して使用することもできること
は勿論である。
以上説明したように、こ・の発明による太陽エネルギー
利用装置は、リニヤフレネルレンズによって太陽光線を
集光して太陽電池に照射することにより・少ない太豐算
準で比較的大きな電気“ネ″ギーを発生させることがで
き、且つ残りの米エネルギーを熱エネルギーに変換し、
温水管内の水を加熱すると同時にその冷却効果によシ太
陽電池の温度上昇による効率低下を防止することができ
る。
また、太陽電池としてシリコン系のものを用いると、そ
の選択吸収効果により放熱が少なくなる。
さらに、温水管と冷水管との温度差を利用して熱電変換
素子によっても電気エネルギーを発生させるので、得ら
れる熱エネルギーと電気エネルギーとのバランスが改善
され、熱・電気組合せの総合変換効率が向上する。
したがって、高効率の熱・電気併給ソーラシステムを実
現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施例を模型的に示す斜視図、 第２図は、同じくその横断面図、 第６図は、同じ（その熱電質−輌部の拡大縦断面図であ
る。 １・・・・・・太陽電池　　　　２・・・・・・温−水
管゛　・６・・・・・・冷水管　　　　４・・・・・・
熱電変換素子６・・・・・・リニ−１”７レネルレンズ
７・・・・・・蓄熱・熱交換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １　上面に太陽電池を貼着した温水管とこの温水管に供
    給する水を通す冷水管とを熱電変換素子を挾んで上下に
    重ねて設けると共に、太陽光線を前記太陽電池上に収束
    させるようにリニヤフレネルレンズを配設してなる太陽
    エネルギー利用装置。
JP57205953A 1982-11-26 1982-11-26 太陽エネルギ−利用装置 Granted JPS5997457A (ja)

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JPS5997457A true JPS5997457A (ja) 1984-06-05
JPS612850B2 JPS612850B2 (ja) 1986-01-28

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ID=16515431

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