【課題を解決するための手段】
【0010】
第1の態様において、本発明は、太陽光にさらされ、太陽光によって加熱されるように構成された吸収体表面を有し、隣接する前記吸収体表面を通って、そこを液体が流れる通路を有する、光捕集器本体を含むタイプの太陽熱光捕集器であって、前記光捕集器本体は、セットの間に空間を備える、2以上の相補的接合表面部分のセットと接着により接合された本体部分で形成され、実質的に連続な前記液体が流れる通路は、前記空間の前記本体部分の隣接表面の中に画定され、前記接合表面部分は、前記接合表面部分の幅より長い前記接合部分にわたって、接合部を提供するように選択される相補的表面プロファイルを有することを特徴とする太陽熱光捕集器において広く存在する。
【0011】
2より多くあってもよいと予測されるが、光捕集器本体は、2つの相補的本体部分で形成されている。本体部分は、これに限定されるものではないが、金属、ガラス、プラスチックまたはセラミックを含む、同じ、または異なる、任意の適切な材料で形成される。1つまたは他の本体部分が金属である場合、プレスされ、成形され、機械加工されても良い。1つまたは他がプラスチック材料である場合、これは、同種かまたは合成物として、熱硬化性のまたは熱可塑性のポリママトリックス材料を備えてもよい。合成物は、合成物または混合物の上に構築されてもよい。例えば、合成物は、シートや塊の成形した化合物として供給されてもよい。
【0012】
本体部分は、構造に取り付けられるように構成された支持本体部分と吸収体表面本体部分を備えることができる。代わりに、本体部分は、組み立て体に、構造の中に補助的な部品と一体化されるように構成された吸収体パネルを備えてもよい。
【0013】
液体が流れる通路は、先端通路部分によって、それぞれ注入口及び排出口端で相互接続された一連の平行流れ通路部分を備えることができる。注入口及び排出口先端部分は、冷却サーキット及び/または隣接する太陽熱光捕集器へ液体が流れる通路を接続するように構成されたそれぞれ注入口または排出口部品によって、それぞれ終端されることができる。液体が流れる通路は、冷却サーキット及び/または隣接する太陽熱光捕集器へ液体が流れる通路を接続するように構成されたそれぞれ注入口または排出口部品から延在する連続な、コイル状または曲がりくねった(S字状の)流れる通路を備える、一連の流れる通路を備えてもよい。
【0014】
本発明による器具において、流れる通路は、平坦な断面であることが好ましく、流れる通路を横切る断面は、吸収体表面に垂直な大きさよりも大きい吸収体表面に平行な大きさを有する。通路断面は、これに限定されるものではないが、扁平な卵、直線または扁平なレモンの形状を含む、任意の形状であってもよい。通路は、本体部分の1つに通路型の凹部を形成することによって形成されてもよく、または、本体部分のそれぞれに部分的に形成されてもよい。
【0015】
本発明の接合特性の使用は、主圧力の設定において、平行:垂直が3:1よりも小さくない通路断面の使用を可能とする。
【0016】
2よりも多い相補的接合表面部分のセットは、通路が形成された空間を画定する。前記接合表面部分の幅よりも大きい、接合部分にわたって、接合部を提供するように選択された相補的表面プロファイルを有する、接合表面部分の特定の特性は、通路の主圧力に抵抗するであろう接合強さを提供する。この特性は、1以上のポリマまたはポリマ合成物本体部分と連動して使われる時に特定の有用性を見つけ、また発明は、さらにこのアプリケーションを参照して記載されるであろう。
【0017】
ポリマ本体部分は、ポリママトリックス及び繊維強化成分を備えるポリマ合成物の精密な射出成形であってもよい。代わりに本体部分は、BMCまたはSMCから形成される圧力であってもよい。
【0018】
ポリマは、厳しいプロセス条件及びこのポリマの高価さがそれを妨げるが、例えば硫化ポリエチレンなど、比較的よい熱伝導体であってもよい。したがって、ポリマ合成物は、例えば無機物線維、カーボン線維またはグラファイトなど、熱伝導強化繊維を含むことができる。ポリママトリックスは、また、例えば、粉末アルミニウムなど、ポリマ合成物の熱伝導度を強化するために選択されたフィラを含んでもよい。
【0019】
成形する化合物は、シート状に成形された化合物(SMC)を含んでもよい。SMCは、例えば、ビニルエステル、ポリエステル、エポキシ、およびフェノール性などの、あらゆる選択された樹脂系であることができる。SMCは、ファイバガラス、カーボン線維、ポリアラミドまたは他の強化するものを備える、強化繊維であってもよい。SMCは、これに限定されるものではないが、1以上のタルク、炭酸カルシウム、マイクロスフィア/バルーンまたは他の粒状材料を含むフィラを含むことができる。SMCは、これに限定されるものではないが、臭素化モノマ難燃添加剤、水和アルミナ、水和高吸収性ポリマ(SAP)添加剤及びSAP/無機リン酸添加剤を含む、難燃性材料を含んでもよい。SMCは、硬化において収縮を減らすための添加剤を含んでもよい。
【0020】
接合部分の表面プロファイルは、接合材料が部品を接合するように役目を果たすことができる、ラビリンスを形成するように構成された複数の平行な
突起部と
溝部から選択されることができる。表面プロファイルは、例えば、接合材料の最適な接合厚さを維持するように構成された領域など、接点を含んでいてもよい。平行な
突起部と
溝部は、通路の流れる方向に実質的に平行に配向されることができる。部分の平行な
突起部と
溝部は、角または丸まった角を備える任意の1以上の正方形または他の形状であってもよく、または例えば多くの多正弦断面など、曲げられてもよい。
【0021】
接合材料は、中程度から良好な剥離及び引っ張り接合強度及び熱水による攻撃に対する抵抗を有する任意の接着剤または封止剤であってもよい。適切な接着システムの例は、例えば溶媒のないエポキシ、ポリウレタン、アクリレート及びシリコーン系などの一液性または二液性系(これに限定されるものではないが)を含む。アクリレート接着系は、2パックメタクル樹脂接着系を含むことができる。
【0022】
成形されたポリマ本体部分については、接合プロセスは、例えばMEKなどの溶液処理及び/または表面汚染を取り除くための物理的な剥離などの接合されるべき領域の表面準備を含み、また、接合くさびを提供し、材料の中に接着剤のよりよいキーイング「keying」ができるように表面を粗くしてもよい。接着系は、好ましくは、接着剤の分配する量と接着剤の圧縮された断面領域の精密な制御とともに提供される。組み立てられた構成要素と接着剤は、接着剤の硬化時間の間、圧力によって部品を保持するために袋に入れられた機械手段または真空によって押圧されることができる。
【0023】
注入口及び排出口部品は、本体部分の1または他または両方に形成されることができる。例えば、本体部分は、その中に相補的注入口及び排出口取り付け部分を形成してもよく、注入口及び排出口フィッティングは、本体部分が接合されたときに、接合されることができる。注入口及び排出口部品は例えばPEX&copperのSHARKBITE(登録商標)プッシュフィットシステムのような、クイックフィットアンドリリース接続、またはかえしとひだまたはネジ山などの手段によって、回路内で器具を結び付けるように構成されてもよい。
【0024】
発明は、屋根、床または壁被覆としての用途を見つけることができる。したがって、さらなる態様において、太陽熱被覆器具であって、セットの間の空間を備える、2以上の相補的接合表面部分のセットと接着して接合された本体部分で形成され、太陽光にさらされ、太陽光によって加熱されるように構成された吸収体表面を有する太陽熱光捕集器本体であって、前記接合表面部分は、前記接合表面部分の幅よりも長い前記接合部分にわたって接合部を提供するように選択された相補的表面プロファイルを有する太陽熱光捕集器と、
前記空間と、隣接する前記吸収体表面において、前記本体部分の隣接する表面の中に画定される実質的に連続な液体が流れる通路と、
光捕集器本体の反対の端に一体化して形成される、それぞれの先端と後端部分であって、後端部分は、構造に設置された1以上の他の光捕集器本体の先端部分と実質的に風雨に耐えられるように重なるよう協力し、前記先端と後端部分は、前記光捕集器本体の、対向する、相補的な側端部のそれぞれ1つによって相互に接続され、それらとともに被覆本体を形成し、前記相補的な側端部は、前記被覆本体と前記板材に固定された隣接する前記被覆本体の間の、実質的に風雨に耐えられる相互係合を提供し、前記本体の1つの前記側端部は、前記隣接する本体の前記側端部と重なり、前記構造における使用において、実質的に平面表面から前記隣接する本体で終わるように選択される、先端と後端部分と、
前記被覆本体の下側において、前記構造における板材に、前記被覆本体を固定するように構成された取り付け手段と、
前記本体部分と外部熱交換流体サーキットへ流体接続する前記通路の間に接合された注入口及び排出口流体コネクタと、
を備える太陽熱被覆器具において広く存在する。
【0025】
構造は、屋根構造、壁構造または床構造などであってもよい。
【0026】
太陽熱光捕集器本体の光捕集器構成要素は、実質的に上述のようである。太陽熱光捕集器本体、先端及び後端部分、及び側端部分は、上述のようにポリマ合成物材料で形成される。先端及び後端部分及び側端部分は、好ましくは、光捕集器本体部分の1つと一体化している。例えば、先端及び後端部分と側端部分は、本体部分の1つと一体に形成されてもよく、また、吸収体表面は、前記本体部分の他の主要表面を形成してもよい。
【0027】
それぞれ先端及び後尾部分の実質的に風雨に耐えられる重なりは、屋根のピッチに対する、重なりの長さの選択によって、作られることができ、部分の1つまたは両方に提供されるラビリンス要素によって補完されることができる。相補的側端部は、ラビリンス封止を形成するように相互にかみ合う
突起部と
溝部を備えてもよい。代わりに、例えば弾力性の封止するストリップなどの、封止手段が提供されてもよい。
【0028】
先端及び後端部分の1つまたは両方は、注入口及び排出口コネクタの1つまたは両方が、外部熱交換流体サーキットの中に収集するために、導かれることができる中空空間を含む。例えば、先端部分は、比較的厚く、構造の下側または内側へ開くことができ、注入口と排出口のコネクタは、被覆が設置された後、利用されることができる。
【0029】
取り付け具は、板材及び被覆本体のタイプによって決定される任意の適切な形を取ることができる。例えば、従来の木材について言えば、取り付け具は、後端部分に隣接する被覆本体へ固定され、次の隣接する被覆本体の先端部分を支持する板材に釘で固定され、または、ネジで固定されるように構成された、1以上の固定する留め金を備えることができる。そのような取り付け具は、必ずしも構造の内側からではない。代わりに、実質的にL字形状の部材は、後端部分と共に同様に同一場所に配置され、板材の下を通ることができ、次の隣接する被覆本体の先端部分を捕まえる。この実施形態において、被覆部材は、相互に持ち上がりを防ぎ、また、被覆部材の最後または最上のパイプは、構造を上方へ移動することを抑えられる必要がある。
【0030】
本発明のさらなる実施形態において、特に本被覆本体及び他とともに使用するために構成された特殊化された板材システムが提供される。板材は、上部支持表面の組と下部支持表面の組を有する金属またはポリマ合成物部が形成された細長い丸まりを備えることができる。支持表面の組のそれぞれは、周辺フランジと溝の谷底によって形成されていることができる。したがって、支持表面の頂部と底部の組の両方は、それぞれ、溝の両側に配置され、溝と境を接していることができる。
【0031】
板材部は、リバーシブルであることができ、すなわち、それぞれ同一の上部及び下部支持表面を備えることができる。代わりに、上部及び下部表面は特殊化されることができる。
【0032】
例えば、上部支持表面の1つまたは両方は、設置において、作業者の足滑り事故に抵抗するためのくぼみまたは穿孔が設けられることができる。下部支持部分の1以上の上部表面は、板材が垂木またはスタッドボルトへねじで取り付けられることができるネジ配置溝またはくぼみが設けられることができる。
【0033】
周辺フランジの自由端は、例えば、丸まった金属部について言えば、端部の丸まりによってなど、強化され、固くされることができる。板材は、丸まった部分の溝端部にくぼみをつけることによって、追加の形態硬化を与えられることができる。
【0034】
使用において、板材は、傾斜を際立たせる上部支持表面の周辺フランジを備える垂木またはスタッドボルトへ固定されることができる。板材は、好ましくは、下の周辺フランジ及び溝谷底のそれぞれを通るネジによって、それぞれ垂木及びスタッドボルトに2重にネジ止めされる。
【0035】
板材係合部分または複数の部分は、後端部分の領域において、被覆本体の下側と一体に形成され、または被覆本体の下側に固定されることができる。例えば、1つ以上の反転L字形板材係合部分は、被覆本体の下側の相補的接合部分に接合されることができる。周辺フランジの下のL字形のバーを備える係合により、後端部は、板材の上部表面に対して次の隣接する被覆本体の先端部分を捕える。
【0036】
板材係合部分は任意の適切な材料であることができる。例えば、板材係合部分は、押し出されたまたは形成されたシート状の金属またはポリマ合成物であることができる。好ましい成形ポリマ合成物被覆本体について言えば、板材係合部分は、被覆本体の下側に提供される相補的取り付け部分に、カチッと係合するまたは接合されるように構成されたポリマ合成物部材の形を取ることができる。相補的取り付け具及び板材係合部分は、部分の正確な相対配置を保証するための手段が設けられることができる。例えば、相補的に設置する先端及びスロットが提供されることができる。
【0037】
最下の被覆本体は、先端部分の厚さに類似する適切なスペーサによって構造の最下の板材から間隔を空けられることができる。後端部分は、特に、もし固定部が隠されるならば、外側から端部を通って、板材を通って、スタッドボルトまたは垂木へ、屋根にネジで固定することによって余分に固定されることができる。被覆本体の最上の横の層は、板材に支持される先端部分なく固定されることが必要であってもよい。これを提供するために、先端部分にできるだけ近くに設置された板材に被覆を支持する中間スペーサが提供されることができる。最上の横の層は、整列され、キャッピングまたは雨押さえを備える全天候型になりそうであり、必要である場合には、上部横の層は、キャッピングまたは雨押さえによって隠される好ましい固定部を備える被覆本体を介してネジで固定されることができる。
【0038】
吸収体表面は、1以上の太陽PV要素を吸収体表面に接合されることができる。例えば、吸収体表面は、少なくとも保護ガラスの外側層、太陽電池セルのアレイ、導電光捕集器、絶縁膜バッキング及び前記光捕集器の終端を提供する接続手段を備える太陽電池アレイをきちんと固定するために、その本体部分の中に嵌めこまれていることができる。目的の作られた太陽電池アレイは、カプセル化されたリードアウト及び/またはダイオードパックを含み、及び先端部分に隣接する被覆本体の上部表面は、カプセル化されたリードアウト及び/またはダイオードパックを受け入れるために解放され、リードアウトが先端空間の内側の空間の中を通ることを可能とすることができることを含むことが予測される。吸収体表面の熱交換容量は、PV要素の温度依存特性を調整する傾向がある。
【0039】
アレイにおける光起電要素は、熱吸収体と一体化することができ、熱吸収体と一体化することによって、温度に関しては調整される、任意の光起電要素を備えることができる。好ましくは、光起電要素は、吸収体表面に密接に熱接合されている。これの利点は、PVセルによって発生された廃棄熱が追加の熱エネルギ源になることである。この方法におけるセルから熱を奪うことにより、非常に効率的である低い温度で操作することが可能となる。セルの製造者は、通常、25〜30℃の温度でそれらのセルの電力出力を評価する。実際には、多くのセルは、抵抗加熱と熱吸収の組み合わせの理由により、これを上回って動作し、そしてそのため決してそれらの完全な潜在能力へ働かない。熱的にPVセルと熱吸収体/加熱交換体を一体化することは、セルが比較的一定の温度で動作することができることを意味する。廃棄抵抗加熱とPV吸収熱を使うことによって、例えば、熱水システムなどへ、熱を移動するためにクーラを加熱することで、家庭の熱水を加熱するのに必要である電力を減らすことによるいくつかの利点が得られる。熱吸収体におけるPVセルのマスキング効果は改善される。
【0040】
光起電要素は、それゆえ、好ましくは熱吸収体に密接に熱接合される。光起電要素の光活性部分と熱吸収体の間の接合部分は、少なくとも実質的に光起電要素の吸収帯にわたって、太陽放射を反射するように選択されることができる。この手段によって、光活性材料は、入射において材料を通る、十分なエネルギの反射された光子と相互作用することができる。
【0041】
被覆要素のモジュール式組み立て品の本質は、例えば、銀セル、アモルファスPV要素、及び化学色素人工光合成(例えば DYESOL(登録商標)プロダクトなど)を含む多結晶または単結晶光起電(PV)要素など、広い太陽電池セル技術に渡って使う選択を提供する。
【0042】
被覆構造は、上記に記載された複数の太陽熱被覆器具または太陽熱PV被覆器具を備える太陽エネルギ捕集システムを形成することができる。PV機能は、低電圧システムを形成するために並列に接続されてもよく、またはグリッドまたはストレージに直接供給する定格の高いDC−ACインバータに供給するために直列に接続されてもよい。リードアウトは、目的のために定格化された太陽電力コネクタによって電気的に接続されてもよい。
【0043】
サーキット化した流体システムは、熱的に巨大な熱交換液体の使用を含むことができる。液体は、水性液体、油性液体またはグリコール液体を含む任意の適切な熱交換液体であることができる。冷却サーキットは、主圧力システムまたは閉じたサーキットの熱交換システムであることができる。例えば、サーモスタッドで制御されたポンプによるシステムによって加熱される、熱サイフォン、または下部のタンクによって加熱された先端のタンクが提供されてもよい。
【0044】
被覆として使われたときに記載されたような器具は、被覆表面の全部または一部を備えてもよいし備えなくてもよい。したがって、PV専用屋根、受動屋根要素及び
突起部及びはしけキャッピングなどを含む、被覆システムを提供するための関連した部品の一群を提供することが望ましい。
【0045】
さらなる態様において、本発明は、壁、床または傾斜した屋根構造の被覆システムであって、
被覆支持表面の組と構造支持表面の組を有する細長い部分をそれぞれ備える離れた板材であって、支持表面のそれぞれの組は、それぞれ周辺フランジと溝の底部によって形成され、前記溝のそれぞれの側面に配置され、前記溝と境を接し、被覆支持表面の周辺フランジは屋根の傾斜の上方、または壁の上方に向けられている板材と、
本体部分、先端重複部分、後尾重複部分をそれぞれ有し、横の層において実質的に全天候型のアレイに横たえられるように構成された複数の被覆部材であって、上部の横の層の後尾の重複は、次の下の横の層の先端の重複に重なり、本体部分は、使用において構造に隣接する内側表面と、さらされた外側表面を有し、前記内側表面は、使用において、被覆支持表面の周辺フランジによって係合するように構成されたおおよそ反転L断面の板材係合部分を取り付ける、被覆部材とを含む被覆システム。
【0046】
板材は、これに限定されるものではないが、丸まった形のスチールまたはアルミニウム部分、押し出されたアルミニウム部分またはポリマ合成物を含む任意の適切な部分であることができる。上部支持表面の1つまたは両方は、設置において、作業者の足の滑り事故に抵抗するために滑り抵抗表面または穿孔が設けられることができる。構造支持表面部分は、板材がトラス、梁、垂木またはスタッドボルトにネジで固定されることを許すためのネジ配置溝またはくぼみが設けられることができる。
【0047】
金属部分及び特に丸まった金属部分について言うと、周辺フランジの自由端は、例えば、端部を丸めることによってなど、強化され、固くされることができる。丸まった金属板材は、丸まった部分の溝端部にくぼみをつけることによって、追加の形の固さを得ることができる。
【0048】
被覆部材は、上記に記載されているように太陽熱または太陽熱/PV被覆要素であることができ、または平瓦または太陽PV専用要素を備えることができる。被覆要素は、単一成形ポリマ構造を備えることができる。本発明の1つの実施形態において、被覆部材は、複数の単一成形FRP被覆部材を備える。
【0049】
FRPは、太陽熱本体部分のために上述のようにフィラ及び難燃材を組み込むSMC化合物剤で形成されてもよい。
【0050】
被覆部材は、装飾のないまたはコーティングされたさらされた外側表面を備えることができる。コーティング系は、色及びUV保護を提供するために選択されることができる。幅広いさまざまなコーティング系は、これに限定されるものではないが、塗料系に基づくポリウレタン、塗料系に基づくエポキシ及び塗料系に基づく水を含んで使われることができる。
【0051】
ポリマまたはFRP被覆部材は、軽さと固さを組み合わせることができるように、被覆部材は、内側表面によろい格子のある地勢図で成形されることができる。地勢図は、内側表面におおよそ垂直にそれぞれ立つ、ウェブの直線的なグリッドを備えることができる。
【0052】
板材係合部分または複数の部分は、後端部分の領域に被覆本体の下側と一体形成されまたは固定されることができる。例えば、1つ以上の反転L字形板材係合部分は、被覆本体の内側表面の相補的接合部分へ接合されることができる。周辺フランジの下のL字形のバーを備える係合により、後端部分は、板材の上部表面に対して、次に隣接する被覆本体の先端部分を捕らえる。
【0053】
板材係合部分は、任意の適切な材料であることができる。例えば、板材係合部分は、押し出されたまたは形成されたシート状の金属、またはポリマ合成物であることができる。成形ポリマまたはFRP合成被覆本体について言うと、板材係合部分は、被覆本体の下側に提供される相補的取り付け部分へ、カチッと係合しまたは接合されるように構成されたポリマ合成物部材の形をとることができる。よろい格子のような形態の内側表面について言うと、相補的取り付け部分は、ウェブの1以上を備えることができる。相補的取り付け及び板材係合部分は、部分の正確な相対的配置を保証するための手段が提供されることができる。例えば、相補的配置する先端及びスロットが提供されることができる。
【0054】
本発明による被覆システムは、例えば谷、頂上キャッピング、はしけ板など、補助的な部品と関連していてもよい。