JP2011100782A - 太陽光パネル冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光パネルの発電効率の低下をより確実に抑制することができる太陽光パネル冷却装置を提供する。
【解決手段】建物10は、建物本体11と屋根12とを備え、屋根12には、太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光パネル15が設けられている。太陽光パネル15は、脚部を介して屋根12に設置されている。建物10には太陽光パネル冷却装置20が設けられ、同冷却装置20は、噴霧ノズル21と、水供給配管22と、エア供給配管24と、コンプレッサ25とを備えている。噴霧ノズル21は、太陽光パネル15に霧状の水を噴霧するものである。噴霧ノズル21には水供給配管22を通じて水が供給されるとともにエア供給配管24を通じてコンプレッサ25により圧縮空気が供給される。これにより、噴霧ノズル21では水と圧縮空気とが混合されて霧状の水が生成され、その霧状の水が噴霧ノズル21より太陽光パネル15の裏面に噴霧される。
【選択図】図1

Description

本発明は、太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光パネルを冷却する太陽光パネル冷却装置に関する。
近年、省エネルギ等の観点から、住宅等の建物では太陽光発電システムの導入が進められている。かかる発電システムでは、建物の屋根等に設置された太陽光パネルに太陽光が照射されることにより発電が行われる。
この種の太陽光パネルは、一般にその温度が上昇すると発電効率が低下する性質を有している。そのため、日射量の多い季節、特に夏季においては昼間に太陽光パネルの温度が著しく上昇し、その結果発電効率が著しく低下する問題がある。そこで、その対策として、従来より太陽光パネルを冷却する技術が種々提案されている。例えば特許文献1には、屋根に設けられた太陽光パネルの表面に水を滴下して、その滴下した水が太陽光パネルの有する熱により気化されることで太陽光パネルを冷却する技術が開示されている。これによれば、太陽光パネルを水の気化熱により冷却することができるため、太陽光パネルの表面上に水を流すことによって同パネルを水冷する場合(すなわち水冷式)と比べ少ない水量で太陽光パネルを冷却することができる。
特開2004−259797号公報
ところで、上記特許文献1の技術では、太陽光パネルの温度が比較的低温の場合、例えば公称最大出力が得られる温度である基準温度(例えば25℃)よりも数度から10数度程度だけ高い場合には、太陽光パネルの表面上に滴下された水が速やかに気化されずにパネル表面上に残ることが考えられる。この場合、太陽光パネルを十分に冷却することができず、その結果太陽光パネルの発電効率の低下を抑制することができない事態が生じうる。
また、太陽光パネルの表面上に滴下された水滴が気化されないまま太陽光パネルの表面上に残った場合には、その残った水滴により太陽光の乱反射が生じ、太陽光パネルに吸収される太陽光の量が減少するおそれがある。したがって、この場合には、太陽光パネルの発電効率の低下を抑制できないだけでなく、発電効率をより低下させるおそれがある。
なお、かかる問題は、屋根に設置された太陽光パネルにのみ生じうる問題ではなく、建物の屋外側におけるその他の箇所、例えば外壁に設置された太陽光パネルにおいても同様に生じうる問題である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽光パネルの発電効率の低下をより確実に抑制することができる太陽光パネル冷却装置を提供することを主たる目的とするものである。
上記課題を解決すべく、第1の発明の太陽光パネル冷却装置は、太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光パネルを冷却する太陽光パネル冷却装置であって、前記太陽光パネルに対して霧状の水を噴霧する噴霧手段を備えることを特徴とする。
本発明によれば、太陽光パネルに対して噴霧手段により霧状の水が噴霧されるため、太陽光パネルには霧状の水が付着する。ここで、太陽光パネルに付着した霧状の水は太陽光パネルが有する熱により速やかに気化されて、その気化熱により太陽光パネルが速やかに冷却される。したがって、この場合太陽光パネルの冷却効率を高めることができるため、太陽光パネルの発電効率の低下をより確実に抑制することができる。
また、噴霧手段より噴霧した水が太陽光パネルの表面に付着しても付着した水は速やかに気化されるため同表面上に水滴が残りにくくすることができる。したがって、その残った水滴により太陽光の乱反射を招き太陽光パネルへ吸収される太陽光の量が低減される不都合を抑制することができ、その結果太陽光パネルの発電効率の低下を抑制することができる。
第2の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1の発明において、前記太陽光パネルの温度を検知するパネル温検知手段と、前記パネル温検知手段により検知された前記太陽光パネルの温度が所定温度以上になった場合に、前記噴霧手段による水の噴霧を実施する噴霧制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、太陽光パネルの温度が所定温度以上になった場合に、噴霧手段により太陽光パネルに対して水の噴霧が自動で行われるため、太陽光パネルを冷却するにあたって利便性を高めることができる。
第3の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1又は第2の発明において、前記太陽光パネルの温度を検知するパネル温検知手段と、前記噴霧手段から噴霧される水の粒径を調整する粒径調整手段と、前記パネル温検知手段により検知された前記太陽光パネルの温度に基づいて前記水の粒径を調整するよう前記粒径調整手段を制御する粒径制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、太陽光パネルの温度に応じて噴霧手段より噴霧される水の粒径を調整することができる。したがって、例えば太陽光パネルの温度が比較的低い場合には、つまり太陽光パネルにおいて水を気化させにくい場合には、噴霧手段より噴霧される水の粒径を小さくすることで気化を促進させることができる。また、太陽光パネルの温度が比較的高い場合には、水の粒径を大きくすることで水の気化量を増大させ気化を促進させることができる。これにより、太陽光パネルの温度に応じた気化の促進を図ることができる。
第4の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記太陽光パネル周辺を流れる風の状況を検知する風状況検知手段と、前記噴霧手段から噴霧される水の粒径を調整する粒径調整手段と、前記風状況検知手段により検知された風の状況に基づいて前記水の粒径を調整するよう前記粒径調整手段を制御する粒径制御手段と、を備えることを特徴とする。
太陽光パネル周辺で吹く風の状況によっては、噴霧手段より噴霧された水が風に飛ばされて太陽光パネルに到達しないおそれがある。そこで、本発明では、その点に鑑みて、太陽光パネル周辺を流れる風の状況に応じて噴霧手段から噴霧される水の粒径を調整することとしている。ここで、風の状況としては、例えば風向きや風量などが考えられる。これにより、例えば噴霧手段が風下側に位置する場合や風量が大きい場合でも噴霧手段より噴霧される水の粒径を大きくすることで、噴霧された水を風に抗して太陽光パネルに到達させることが可能となる。
第5の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記噴霧手段による水の噴霧範囲を変更する変更手段を備えることを特徴とする。
本発明によれば、噴霧手段による水の噴霧範囲を変更することができるため、例えば風の状況に応じて水の噴霧範囲を変更することで、風の状況にかかわらず太陽光パネルを冷却することが可能となる。なお、変更手段の構成としては、噴霧手段を太陽光パネルの端縁に沿って移動可能とする構成や噴霧手段を首振り可能とする構成等が挙げられる。
第6の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1乃至第5のいずれかの発明において、建物に設けられた太陽光パネルに適用され、前記太陽光パネルは、建物の屋根面又は外壁面から離間されて設けられており、前記噴霧手段は、前記太陽光パネルの裏面に対して霧状の水を噴霧することを特徴とする。
本発明によれば、噴霧手段により太陽光パネルの裏面に霧状の水が噴霧されるため、噴霧した水が上方に飛散するのを太陽光パネルにより抑制することができる。これにより、噴霧した水を太陽光パネルにより確実に付着させ気化させることができるため、太陽光パネルの冷却効率を高めることができる。
第7の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1乃至第6のいずれかの発明において、建物に設けられた太陽光パネルに適用され、前記太陽光パネルは、軒先に向かって下方傾斜する屋根上に設置されており、前記噴霧手段は、前記太陽光パネルの軒先側から前記太陽光パネルに対し霧状の水を噴霧することを特徴とする。
一般に、切妻屋根や寄棟屋根等、軒先に向かって下方傾斜する屋根においては、晴天時において太陽光パネルの温度が上昇する場合に、屋根上を軒先側から棟側へ向かって上昇気流が流れることが考えられる。そこで、本発明では、この点に着目し、太陽光パネルよりも軒先側に噴霧手段を設け、その噴霧手段により太陽光パネルの軒先側から同パネルに霧状の水を噴霧することとしている。この場合、噴霧手段より噴霧された霧状の水を上昇気流に乗せて太陽光パネル側に飛来させることができるため、太陽光パネルに霧状の水を付着させるに際して都合がよい。
第8の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1乃至第7のいずれかの発明において、前記噴霧手段は、前記太陽光パネルの表面に霧状の水を噴霧するものであり、前記噴霧手段の噴出部の上方には、前記噴霧手段より噴霧された水が上方に飛散するのを規制する規制部材が設けられていることを特徴とする。
噴霧手段により太陽光パネルの表面に水を噴霧する場合には、噴霧した水が風等の影響で上方に飛散することが考えられる。そこで、本発明ではこの点に鑑みて、噴霧手段の上方に、噴霧された水が上方に飛散するのを規制する規制部材を設けることとしている。これにより、太陽光パネルの表面に水を噴霧する場合において噴霧した水をより確実に太陽光パネルの表面に付着させ気化させることができるため、太陽光パネルの冷却効果を高めることができる。
第9の発明の太陽光パネル冷却装置は、第1乃至第8のいずれかの発明において、前記太陽光パネルは、該太陽光パネルの熱を放出させる放熱部材を有し、前記噴霧手段は、前記放熱部材に対して霧状の水を噴霧することを特徴とする。
本発明によれば、噴霧手段により放熱部材に霧状の水が噴霧されるため、霧状の水が放熱部材に付着し気化される。この場合、水の気化熱により放熱部材が冷却されて、その結果太陽光パネルを冷却することができる。これにより、太陽光パネルの冷却を促進させることが可能となる。
太陽光パネル冷却装置が設置された建物の全体を示す斜視図。 太陽光パネル周辺の側面図。 別例における噴霧ノズルの配置状態を示す斜視図。 移動可能な噴霧ノズルを示す平面図。 首振り可能な噴霧ノズルを示す平面図。 太陽光パネルの表面に噴霧した場合を示す側面図。 太陽光パネルの表裏に噴霧可能な噴霧ノズルを示す側面図。 放熱板が設けられた太陽光パネルを示す側面図。
以下に、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図1は太陽光パネル冷却装置が設置された建物の全体を示す斜視図であり、図2は太陽光パネル周辺の側面図である。
図1に示すように、本実施形態の建物10は、建物本体11と、建物本体11の上方に配設された屋根12とを備えており、屋根12は切妻式の屋根となっている。屋根12には、太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光パネル15が設けられている。太陽光パネル15は、図2に示すように、脚部16を介して屋根12に設置されており、それ故太陽光パネル15の裏面と屋根面18とが離間されている。また、太陽光パネル15は、そのパネル面が屋根面18と略平行となるように設けられている。
図1の説明に戻り、太陽光パネル15には、パネル温検知手段としてのパネル温検知センサ17が設けられている。パネル温検知センサ17は、太陽光パネル15の表面温度を検知するものであり、例えば太陽光パネル15の表面に設けられている。
建物10には、太陽光パネル15を冷却するための太陽光パネル冷却装置20が設けられている。太陽光パネル15は、その温度が高くなると発電効率が低下する性質を有しており、特に夏場においては著しく低下する。そのため、本実施形態では太陽光パネル冷却装置20により太陽光パネル15を冷却することとしている。本実施形態はこの太陽光パネル冷却装置20の構成に特徴を有しており、以下、その詳細について説明する。
図1に示すように、太陽光パネル冷却装置20は、噴霧手段として、噴霧ノズル21と水供給配管22と開閉バルブ23とエア供給配管24とコンプレッサ25とを備えている。
噴霧ノズル21は、太陽光パネル15に対して霧状の水を噴霧するものである。噴霧ノズル21は、二流体ノズルにより構成されており、同ノズル21に供給された水と圧縮空気とを同ノズル21内で混合させることにより霧状の水を生成し噴霧する。より詳細には、噴霧ノズル21は、供給された圧縮空気の空気圧に応じた粒径の水を生成し噴出する。噴霧ノズル21は、屋根12上において太陽光パネル15よりも軒先13側に複数(図1では3つ)設けられており、これら各噴霧ノズル21は太陽光パネル15の軒先13側の端縁に沿って所定間隔で配置されている。
噴霧ノズル21の先端部には1又は複数の噴出口21aが形成されている。この噴出口21aは、開口部の縦横寸法が相違する扁平状をなしている。噴霧ノズル21は、噴出口21aの開口部の延びる向きが太陽光パネル15のパネル面と平行となるように設置されている。これにより、噴霧ノズル21により扁平状でかつパネル面に沿って拡がる噴霧流が形成される。また、噴出口21aを扁平状とする構成に代えて、例えば円形状の噴出口21aを横並びに複数配置することで扁平状の噴霧流を形成してもよい。この場合、噴霧ノズル21は、各噴出口21aの並び方向が太陽光パネル15のパネル面と平行となるように設置される。
図2に示すように、本噴霧ノズル21は、太陽光パネル15よりも軒先13側から太陽光パネル15の裏面に対し水を噴霧するようになっている。噴霧ノズル21は、太陽光パネル15よりも軒先13側において、水が噴出される噴出口21aを屋根12の棟14側に向けて設けられている。また、噴霧ノズル21の噴出口21aは、屋根面18に直交する方向において太陽光パネル15(詳細にはその裏面)と屋根面18との中間位置に配置されている。そのため、噴霧ノズル21より霧状の水が太陽光パネル15の裏面に沿って(換言すると同パネル15と屋根面18との間を通って)棟14側に噴出されるようになっており、これにより太陽光パネル15の裏面に水が噴霧されるようになっている。
各噴霧ノズル21には、各々の噴霧ノズル21に水を供給する水供給配管22が接続されている。水供給配管22は、建物10の水廻り設備に水を供給するための水道配管から分岐して設けられており、建物本体11の外壁面に沿って屋根12上の各噴霧ノズル21まで導かれている。
水供給配管22には、同水供給配管22内を流れる水の流通を許可又は禁止する開閉バルブ23が設けられている。開閉バルブ23は、電気的な操作により開閉動作を行うものである。
各噴霧ノズル21には、各々の噴霧ノズル21に圧縮空気を供給するエア供給配管24が接続されている。なお、図1では、便宜上、エア供給配管24を水供給配管22と一部共通の線で図示しているが、エア供給配管24は水供給配管22と合流することなく各噴霧ノズル21まで導かれている。
エア供給配管24には、圧縮空気を生成するコンプレッサ25が設けられている。コンプレッサ25が作動すると、圧縮空気が生成されて同圧縮空気がエア供給配管24を通じて噴霧ノズル21に供給される。また、本実施形態のコンプレッサ25は、圧縮空気の空気圧が調整可能とされており、空気圧が調整されることで噴霧ノズル21から噴出される水の粒径(霧の細かさ)を1〜100μmの範囲内で調整できるようになっている。具体的には、圧縮空気の空気圧が高いほど水の粒径が小さくなるように調整される。
次に、上記構成の太陽光パネル冷却装置20の作用について説明する。
開閉バルブ23が開状態とされるとともにコンプレッサ25が駆動されると、噴霧ノズル21には水供給配管22を通じて水が供給されるとともにエア供給配管24を通じて圧縮空気が供給される。これにより、噴霧ノズル21では水と圧縮空気とが混合されることにより霧状の水が生成され、その霧状の水が噴霧ノズル21より太陽光パネル15の裏面に噴霧される。噴霧された水は太陽光パネル15の裏面に付着し同裏面において太陽光パネル15の有する熱により速やかに気化され、その気化熱により太陽光パネル15が冷却される。
一方、開閉バルブ23が閉状態とされるとともにコンプレッサ25の駆動が停止されると、噴霧ノズル21への水及び圧縮空気の供給が停止される。これにより、噴霧ノズル21による太陽光パネル15への水の噴霧が停止される。
次に、太陽光パネル冷却装置20の電気的構成について説明する。
建物10には、制御手段としてのコントローラ30が設けられている。コントローラ30は、CPU等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成されており、例えば建物本体11の外壁面に設けられている。
コントローラ30の入力側には、パネル温検知センサ17が接続されている。コントローラ30には、パネル温検知センサ17から逐次検知結果が入力される。
コントローラ30の出力側には、コンプレッサ25及び開閉バルブ23が接続されている。コントローラ30は、パネル温検知センサ17からの検知結果に基づいて、コンプレッサ25及び開閉バルブ23に指令信号を出力する。
次に、パネル温の検知結果に基づくコントローラ30による制御の概略について説明する。コントローラ30は、パネル温検知センサ17の検知結果に基づいて噴霧処理を実行する噴霧処理機能と、パネル温検知センサ17の検知結果に基づいて噴霧される水の粒径を調整する粒径調整機能とを備えている。
まず、噴霧処理機能による制御の概略を説明する。コントローラ30は、パネル温検知センサ17から入力された検知結果に基づいて、太陽光パネル15の表面温度が所定温度T1以上であるか否かを判定する。ここで、所定温度T1は例えば公称最大出力である基準温度に設定されている。なお、本実施形態では基準温度が20℃となっている。コントローラ30は、太陽光パネル15の表面温度が所定温度T1以上であると判定した場合には、開閉バルブ23に開放信号を出力するとともにコンプレッサ25に駆動信号を出力する。この場合、開閉バルブ23が開動作することで水が水供給配管22を通じて噴霧ノズル21に供給されるとともに、コンプレッサ25が駆動して圧縮空気がエア供給配管24を通じて噴霧ノズル21に供給される。これにより、噴霧ノズル21による太陽光パネル15への噴霧が実行される。なお、すでに噴霧ノズル21による噴霧が実行されている場合にはそのまま噴霧を継続する。
一方、コントローラ30は、太陽光パネル15の表面温度が所定温度T1以上でないと判定した場合には、開閉バルブ23に閉鎖信号を出力するするとともにコンプレッサ25に対する駆動信号の出力を停止する。この場合、開閉バルブ23が閉状態となることで噴霧ノズル21への水の供給が停止されるとともに、コンプレッサ25が駆動を停止することにより噴霧ノズル21への圧縮空気の供給が停止される。これにより、噴霧ノズル21による太陽光パネル15への噴霧が停止する。なお、すでに噴霧ノズル21による噴霧が停止している場合にはその停止状態を継続する。
なお、上記制御では、噴霧が開始される太陽光パネル15の表面温度(以下、開始温度という)と噴霧が停止される太陽光パネル15の表面温度(以下、停止温度という)とを同じ温度(所定温度である20℃)としたが、これらの温度は必ずしも同じである必要はなく、両温度にヒステリシスを持たせてもよい。具体的には例えば、停止温度を開始温度よりも低い温度(18℃など)に設定することが考えられる。
次に、粒径調整機能による制御の概略を説明する。噴霧ノズル21による噴霧の実行中において、コントローラ30は、パネル温検知センサ17から入力された検知結果に基づいて、コンプレッサ25に出力する駆動信号を調整し、これによりコンプレッサ25より噴霧ノズル21に供給される圧縮空気の空気圧を調整する。具体的には、パネル温検知センサ17により検知された太陽光パネル15の表面温度が高いほど、圧縮空気の空気圧を低くするように、つまりは噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径が大きくなるように調整する。これにより、太陽光パネル15の表面温度が低い場合には、噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径が小さくなるため、気化を促進させることができる。一方、太陽光パネル15の表面温度が高い場合には、噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径が大きくなるため、水の気化量を増大させ太陽光パネル15の冷却効率を高めることができる。
以上、詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。
建物10の屋根12に、太陽光パネル15に対して霧状の水を噴霧する噴霧ノズル21を設けた。この場合、噴霧ノズル21より噴霧された霧状の水は太陽光パネル15に付着して太陽光パネル15の有する熱により速やかに気化され、その気化熱により太陽光パネル15が速やかに冷却される。したがって、この場合太陽光パネル15の冷却効率を高めることができるため、太陽光パネル15の発電効率の低下をより確実に抑制することができる。
屋根面18に対して離間して設けられた太陽光パネル15の裏面に対し、噴霧ノズル21により霧状の水を噴霧する構成とした。この場合、噴霧した水が上方に飛散するのを抑制することができるため、噴霧した水を太陽光パネル15により確実に付着させ気化させることができる。これにより、太陽光パネル15の冷却効率を高めることができる。また、この場合、太陽光パネル15の表面に水が付着するのをより確実に抑制することができるため、同表面に付着した水により太陽光の乱反射を招き太陽光パネル15の発電効率が低下するのをより確実に抑制することができる。
また、仮に噴霧ノズル21より噴霧した水が太陽光パネル15の表面に付着したとしても付着した水は速やかに気化されるため同表面上に水滴が残りにくくすることができる。したがって、その残った水滴により太陽光の乱反射を招き太陽光パネル15へ吸収される太陽光の量が低減される不都合を抑制することができ、ひいては太陽光パネル15の発電効率の低下を抑制することができる。
傾斜した屋根面18に設置された太陽光パネル15に対して、同パネル15の軒先13側から霧状の水を噴霧ノズル21により噴霧する構成とした。この場合、噴霧ノズル21より噴霧された霧状の水を、軒先13側から棟14側に向かって屋根12上を流れる上昇気流に乗せて太陽光パネル15側に飛来させることができるため、太陽光パネル15に霧状の水を付着させるに際し都合がよい。
太陽光パネル15の表面温度を検知するパネル温検知センサ17を設け、同センサ17により検知された太陽光パネル15の表面温度に基づいて噴霧ノズル21から噴霧される水の粒径を調整することとした。具体的には、太陽光パネル15の表面温度が高いほど水の粒径が大きくなるように調整することとした。これにより、太陽光パネル15の表面温度が比較的低い場合には、つまり太陽光パネル15において水を気化させにくい場合には水の粒径を小さくすることで気化を促進させることができ、また太陽光パネル15の表面温度が比較的高い場合には水の粒径を大きくすることで気化量を増大させ気化を促進させることができる。よって、この場合太陽光パネル15の表面温度に応じた気化の促進を図ることができる。
太陽光パネル15の表面温度を検知するパネル温検知センサ17を設け、同センサ17により検知された太陽光パネル15の表面温度が所定温度T1以上になった場合に、噴霧ノズル21による水の噴霧を停止するようにした。これにより、太陽光パネル15の表面温度が所定温度T1以上になった場合に、噴霧ノズル21による水の噴霧が自動で開始されるため、太陽光パネル15を冷却するにあたって利便性を高めることができる。
本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。
(1)上記実施形態では、太陽光パネル15よりも軒先13側から棟14側(の太陽光パネル15)に向けて噴霧ノズル21により水を噴霧する構成とした。つまり、上記実施形態では、太陽光パネル15に対し一方向から水を噴霧する構成としたが、これを変更し、複数の方向から水を噴霧する構成としてもよい。例えば、図3に示すように、太陽光パネル15の周囲に同パネル15の各辺にそれぞれ対応させて(すなわち太陽光パネル15の四方に)噴霧ノズル21を配置し、それら太陽光パネル15の四方に配置された各噴霧ノズル21により太陽光パネル15に水を噴霧してもよい。この場合、太陽光パネル15に対して四方向から水が噴霧される。具体的には、図3では、屋根12の傾斜方向における太陽光パネル15を挟んだ両側にそれぞれ噴霧ノズル21が3つずつ設けられ、屋根12の幅方向(軒先13の延びる方向)における太陽光パネル15を挟んだ両側にそれぞれ噴霧ノズル21が2つずつ設けられている。
水供給配管31は、開閉バルブ23の上流側で4方に分岐されており、それら各分岐された分岐水配管32がそれぞれ太陽光パネル15の四方に設けられた各噴霧ノズル21に接続されている。また、エア供給配管33についても途中で4方に分岐されて、分岐された各分岐エア配管34が太陽光パネル15の4方の各噴霧ノズル21に接続されている。なお、図3では、便宜上、各分岐エア配管34を各分岐水配管32と共通の線で図示しているが、各分岐エア配管34は分岐水配管32と合流することなく各噴霧ノズル21まで導かれている。
上記構成によれば、太陽光パネル15の四方の各噴霧ノズル21に水供給配管31及び分岐水配管32を通じて水を供給できるとともに、エア供給配管33及び分岐エア配管34を通じて圧縮空気を供給できるため、太陽光パネル15の四方から同時に同パネル15に対し霧状の水を噴霧することができる。これにより、太陽光パネル15周辺に風が吹いている場合でも、4方向に噴霧された水のうち少なくともいずれかについては(例えば風向と同じ向きに噴霧された水については)太陽光パネル15に到達させることができる。そのため、より確実に太陽光パネル15の発電効率の低下を抑制することができる。
(2)上記(1)の構成において、建物10に太陽光パネル15周辺における風の向きを検知する風向検知センサ35を設け、コントローラが、風向検知センサ35により検知された風の向きに基づいて太陽光パネル15に噴霧を行う噴霧ノズル21を切り替えるよう制御してもよい。例えば、風向検知センサ35の検知結果に基づいて、太陽光パネル15に対して風上の側に設けられた噴霧ノズル21により噴霧を行うよう制御することが考えられる。具体的には、水供給配管31と各分岐水配管32との接続部に、水供給配管31に接続(連通)させる分岐水配管32をいずれかに切り替える水切替バルブ(図示略)を設けるとともに、エア供給配管33と各分岐エア配管34との接続部に、エア供給配管33に接続させる分岐エア配管34をいずれかに切り替えるエア切替バルブ(図示略)を設ける。そして、風向検知センサ35の検知結果に基づいて、太陽光パネル15に対し風上側に設けられた噴霧ノズル21より水の噴霧を実施するよう水切替バルブ及びエア切替バルブを制御する。この場合、噴霧ノズル21より噴霧された水を風に乗せて太陽光パネル15の広域(略全域)に飛来させることができるため、太陽光パネル15周りに風が吹いている場合でも霧状の水による太陽光パネル15の冷却効果を高めることができる。
(3)上記実施形態では、太陽光パネル15よりも軒先13側から(換言すれば太陽光パネル15の端縁側から)太陽光パネル15のパネル面(詳細には裏面)に沿って噴霧ノズル21より水を噴霧したが、これを変更し、太陽光パネル15の上方又は下方から太陽光パネル15のパネル面に向けて噴霧してもよい。要は、太陽光パネル15に水を噴霧することができれば、如何なる態様で噴霧してもよい。
(4)噴霧ノズル21による水の噴霧範囲を変更可能に構成してもよい。例えば、噴霧ノズル21を太陽光パネル15の端縁に沿って移動可能に構成することで、太陽光パネル15に対する水の噴霧範囲を変更することが考えられる。その具体例を図4に示す。図4(a)に示すように、噴霧ノズル21は、太陽光パネル15の軒先13側の端縁に沿って移動可能に設けられている。屋根12上には、太陽光パネル15よりも軒先13側において同パネル15の(軒先13側の)端縁に沿って延びるようにレール41が設けられている。レール41は、太陽光パネル15の軒先13側の端縁長さとほぼ同じ長さを有している。噴霧ノズル21は、このレール41に設けられており、同レール41に沿って移動可能とされている。
図4(b)に示すように、噴霧ノズル21は、その下部に回転可能な車輪等の回転体45を有しており、その回転体45がレール41に配設されることによりレール41に設けられている。噴霧ノズル21には、回転体45を回転させるためのモータ46が設けられている。モータ46は、周知の電動式モータにより構成されている。モータ46が駆動されると、回転体45がいずれかの側に回転し、それに伴い噴霧ノズル21がレール41に沿っていずれかの側に移動する。また、モータ46は、コントローラ30により駆動制御される。コントローラ30は、噴霧ノズル21がレール41に沿って往復移動するようモータ46を駆動制御する。
上記構成によれば、噴霧ノズル21がレール41に沿って移動することで、1つの噴霧ノズル21により太陽光パネル15全体に水を噴霧できるため、噴霧ノズル21の個数増加に伴うコストの抑制を図ることができる。特に、噴霧ノズル21を数多く必要とする大型の太陽光パネルの場合に大きな効果を得ることが期待できる。
なお、太陽光パネル15の冷却を実施する場合には、噴霧位置を移動しながら噴霧を実行するとよい。また、風向きに応じて噴霧範囲を変更してもよい。
また、噴霧ノズル21により水を噴霧する向きを変更可能に構成することで、太陽光パネル15に対する水の噴霧範囲を変更してもよい。この場合、例えば噴霧ノズルを首振り動作可能に構成することで、噴霧ノズルにより水を噴霧する向きを変更可能とすることが考えられる。その例を図5に示す。図5に示す噴霧ノズル21は、太陽光パネル15の軒先13側において、同パネル15の幅方向における略中央に設けられている。噴霧ノズル21は、回転可能な回転ステージ(図示略)により支持されている。回転ステージは、屋根面18に対して直交する回転軸(図示略)を有し、その回転軸を中心として回転可能とされている。回転軸にはモータ53が連結されており、モータ53が駆動されることにより回転ステージが回転し、ひいては噴霧ノズル21が回転する構成となっている。モータ53は、コントローラ30により駆動制御される。コントローラ30は、噴霧ノズル21が首振り動作するように回転ステージを回転させるべくモータ53を駆動制御する。具体的には、噴霧ノズル21の噴出口21aが太陽光パネル15における幅方向(傾斜方向と直交する方向)一端部を向く位置と他端部を向く位置との間で噴霧ノズル21が首振り動作される。この場合、噴霧ノズル21を首振り動作させることで太陽光パネル15全体に水を噴霧することができるため、噴霧ノズル21を移動可能にした上記構成(図4)と同様、噴霧ノズル21の個数増加に伴うコストの抑制を図ることができる。
なお、太陽光パネル15の冷却を実施する場合には、噴霧ノズル21を首振りさせながら噴霧を実行するとよい。また、風向きに応じて噴霧範囲を変更してもよい。
(5)上記実施形態では、噴霧ノズル21により太陽光パネル15の裏面に対して水を噴霧する構成としたが、これを変更して、図6に示すように太陽光パネル15の表面に対して水を噴霧するようにしてもよい。この場合、噴霧ノズル60より噴霧された霧状の水が上方に飛散するのを規制する規制部材を設けるのが望ましい。具体的には図6に示すように、規制部材61は、例えば金属製の板材により形成されており、屋根面18に固定された固定板部61aと、固定板部61aの軒先13側端部から上方に折り曲げ形成された起立板部61bと、起立板部61bの上端部から屋根12の傾斜方向における棟14側に折り曲げ形成された規制板部61cとを有している。規制板部61cは、噴霧ノズル60の上方と太陽光パネル15の上方とに跨がるように設けられている。この場合、噴霧ノズル60より噴霧された水が風により上方に飛散するのを規制することができるため、太陽光パネル15の表面に水を噴霧する場合により確実に噴霧した水を同表面に付着させ気化させることができる。よって、太陽光パネル15の冷却効率を高めることができる。
また、太陽光パネル15の表面に水を噴霧する場合においても、噴霧ノズル21による水の噴霧範囲を変更可能とする上記(4)の構成を適用することができる。
(6)噴霧ノズル21により水が噴霧される太陽光パネル15のパネル面を表裏切替可能としてもよい。その具体例を図7に示す。図7に示すように、屋根12上には、円筒状に形成されたノズル支持部材65が設けられている。ノズル支持部材65には、一対の噴霧ノズル66が上下に並んで設けられている。これら一対の各噴霧ノズル66のうち上側に設けられた噴霧ノズル66Aは、太陽光パネル15の表面に対して霧状の水を噴霧するものであり、下側に設けられた噴霧ノズル66Bは太陽光パネル15の裏面に対して霧状の水を噴霧するものである。水供給配管67の上流側端部は2方に分岐されており、これら各分岐された分岐水配管68はそれぞれ各噴霧ノズル66A,66Bに接続されている。また、同様に、エア供給配管69の上流側端部についても2方に分岐されており、それら各分岐された分岐エア配管70が各噴霧ノズル66A,66Bにそれぞれ接続されている。なお、図7では、便宜上、水供給配管67とエア供給配管69とを共通の配管で図示しており、また各分岐水配管68と各分岐エア配管70とを共通の配管で図示している。
水供給配管67とこれら各分岐水配管68との接続部には、水切替バルブ72が設けられている。水切替バルブ72は、水供給配管67に接続させる分岐水配管68をいずれかに切り替えるものである。また、エア供給配管69とこれら各分岐水配管68との接続部には、エア切替バルブ73が設けられている。エア切替バルブ73は、エア供給配管69に接続させる分岐エア配管70をいずれかに切り替えるものである。これら各切替バルブ72,73はノズル支持部材65の内部に設けられており、図7では便宜上これら各バルブ72,73を共通のもので図示している。
この場合、これら各切替バルブ72,73により接続切替を行うことで、一対の各噴霧ノズル66A,66Bのうちいずれかから水を噴霧することができるため、水を噴霧するパネル面を表裏切り替えることができる。したがって、例えば風が強い場合には太陽光パネル15の裏面に噴霧を行うことで噴霧した水が風により飛散するのを抑制したり、風が弱い場合又はない場合には太陽光パネル15の表面に噴霧を行うことで太陽光を受光することにより比較的高温となっている表面側を冷却したりすることができる。つまり、この場合、風の強さ等の屋外条件に応じて適切な噴霧を行うことができる。
また、噴霧ノズル21の噴出口21aの向きを上下に切り替え可能に構成することで、噴霧ノズル21により水が噴霧される太陽光パネル15のパネル面を表裏切り替えるようにしてもよい。
(7)上記実施形態では、太陽光パネル15の表面温度に基づいて噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を調整する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、建物10の屋根12等に太陽光パネル15周辺における風の向きを検知する風向検知センサを設け、この風向検知センサにより検知された風の向きに基づいて噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を調整する構成としてもよい。具体的には、風向検知センサにより検知された風の向きが、太陽光パネル15側から噴霧ノズル21側に向かう風向きである場合に、噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を大きくするよう調整することが考えられる。これにより、噴霧ノズル21が風下側に位置する場合でも噴霧ノズル21より噴霧された水を風に抗して太陽光パネル15の広域に届かせることが可能となる。
また、建物10の屋根12等に太陽光パネル15周辺における風の風量を検知する風量検知センサを設け、この風量検知センサにより検知された風量に基づいて噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を調整する構成としてもよい。具体的には、風量検知センサにより検知された風量が大きいほど噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を大きくするように調整することが考えられる。これにより、例えば水の噴霧方向に対し直交する方向に強風が吹いている場合でも、噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を大きくすることで、噴霧した水が風により流されるのを抑制することができる。そのため、かかる場合でも噴霧ノズル21より噴霧された水を太陽光パネル15の広域に届かせることが可能となる。
さらに、建物10に外気の湿度を検知する湿度検知センサを設け、湿度検知センサにより検知された湿度に基づいて噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を調整する構成としてもよい。具体的には、湿度検知センサにより検知された湿度が高いほど水の粒径を小さくするよう水の粒径を調整することが考えられる。一般に湿度が高い状況では水が気化しにくいため噴霧した水の粒径が大きいと水が気化されず、その結果太陽光パネル15の冷却効率が低下するおそれがある。その点、上記のように制御すれば、湿度が高い場合でも噴霧される水の粒子を小さくすることで水を気化し易くすることができるため、太陽光パネル15の冷却効率の低下を抑制することができる。
(8)噴霧ノズル21より水の噴霧が開始されてからの経過時間に応じて噴霧ノズル21より噴霧される水の粒径を調整してもよい。例えば、水の噴霧が開始されてから時間が経過するにつれて水の粒径を小さくするよう調整することが考えられる。通常、水の噴霧が開始されてから時間が経過するにつれて太陽光パネル15の温度は下降していく。そのため、噴霧開始後長時間が経過すると水が気化しにくくなり、その結果太陽光パネル15の冷却効率が低下する。その点、上記のように粒径を調整すれば、噴霧が開始されてから長時間経過しても気化の促進を図ることができるため、冷却効率の低下を抑制することができる。
(9)建物10に日射量を検知する日射量検知センサを設け、コントローラが、同センサにより検知された日射量に基づいて噴霧ノズル21による噴霧を行うようにしてもよい。具体的には、コントローラが、同センサにより検知された日射量に基づいて太陽光パネル15の温度上昇を予測し、太陽光パネル15が所定温度以上になる前に予め噴霧ノズル21による水の噴霧を行うよう制御することが考えられる。この場合、太陽光パネル15の発電効率が低下する状況を未然に回避することが期待できる。なお、日射量検知センサに代えて又は加えて、外気温を検知する外気温検知センサを用いてもよい。この場合にも、外気温(又は、外気温及び日射量)に基づいて太陽光パネル15の温度上昇を予測することができる。また、日射量センサ(又は外気温センサ)に代えて、インターネット等を通じて日射量(又は外気温)の情報を取得する構成としてもよい。
(10)本太陽光パネル冷却装置20は、強風の下で使用する際には、噴霧ノズル21より噴霧された水が風により飛散し太陽光パネル15に到達しないことが考えられる。この場合、噴霧された水が無駄となるため好ましくない。そこで、この点に鑑みて、建物10に、太陽光パネル15周辺における風量を検知する風量センサを設け、コントローラが、風量センサにより検知された風量が所定以上の風量になった場合にコンプレッサ25の駆動を停止させるとともに開閉バルブ23を閉状態とするよう制御してもよい。そうすれば、太陽光パネル15周辺の風が強くなった場合には、噴霧ノズル21による噴霧を停止させることができるため、無駄な噴霧を回避することができる。
(11)図8に示すように、太陽光パネル15の裏側に、太陽光パネル15の熱を放出するための放熱板71を設け、太陽光パネル15に加えこの放熱板71にも噴霧ノズル21により霧状の水を噴霧するようにしてもよい。この場合、放熱板71を冷却することによっても太陽光パネル15を冷却することができるため、太陽光パネル15の冷却効率を高めることができる。なお、放熱板71に対してのみ水を噴霧し、太陽光パネル15に対しては水を噴霧しない構成としてもよい。
(12)上記実施形態では、屋根面18から離間配置された太陽光パネル15に対して本発明の太陽光パネル冷却装置を適用した場合について説明したが、本発明の太陽光パネル冷却装置を、脚部16を介さずに屋根面18に直置きされた太陽光パネル15に対して適用してもよい。但しこの場合、太陽光パネル15の裏面側に対して水を噴霧することができないので、太陽光パネル15の表面に対して水を噴霧するように噴霧ノズル21を設置する。
(13)噴霧ノズル21により太陽光パネル15に水を噴霧するのに加え、洗浄液等水以外の液体を太陽光パネル15に噴霧するようにしてもよい。例えば、太陽光パネル15の表面に洗浄液を噴霧させる構成としては、建物本体11の外壁面等に洗浄液が貯留された洗浄液タンクを設置するとともに、洗浄液タンクと水供給配管22とを接続する分岐配管を設け、分岐配管及び水供給配管22を通じて洗浄液タンク内の洗浄液を噴霧ノズル21に供給する構成が考えられる。この場合、噴霧ノズル21より洗浄液を太陽光パネル15の表面に噴霧することができるため、同表面が汚れた場合に洗浄することができる。
(14)上記実施形態では、噴霧ノズル21から噴霧する水として水道水を用いたが、必ずしも水道水を用いる必要はない。例えば屋根12上等に雨水を蓄えるタンクを設置しておき、タンクに蓄えられた雨水をポンプにより噴霧ノズル21に供給する構成としてもよい。この場合、水道水を節約することができるため経済的である。
(15)建物10に太陽光パネル15により発電した電力を蓄えるための蓄電池を設置し、この蓄電池に蓄えられた電力を用いて本太陽光パネル冷却装置20(詳細には開閉バルブ23及びコンプレッサ25)を動作させてもよい。そうすれば、太陽光パネル15を冷却するに際し省エネを図ることができる。
(16)建物10に、建物10における電力使用量が所定量以上であるか否かを判定する電力量判定手段を設け、同判定手段による判定結果に基づいて、噴霧ノズル21による水の噴霧を実施するようにしてもよい。これにより、建物10における電力使用量が多い場合、つまり太陽光パネル15の発電効率を高める必要性が高い場合には、噴霧ノズル21による水の噴霧を実施したり、建物10における電力使用量が少ない場合又はゼロの場合、つまり太陽光パネル15の発電効率を高める必要性が低い場合には、噴霧ノズル21による水の噴霧を停止したりする等することができる。つまり、発電効率を高める必要性が高い場合にのみ噴霧ノズル21による水の噴霧を行うことで無駄に水を噴霧することを回避することができる。
ここで、電力量判定手段としては、建物10内における人の存在の有無を検知する人検知センサを建物10に設け、建物10内の人の有無に基づいて電力使用量が所定量以上であるか否かを判定することが考えられる。一般に、建物10内において人が不在の場合には建物10における電力使用量が少なくなるか又はゼロになる一方、人が存在している場合には電力使用量が多くなることが想定される。そのため、かかる構成とすることで、電力使用量が所定量以上であるか否かを具体的に判定することができる。なお、人検知センサに代えて、建物10内における人の生体情報(例えば人の体温や呼吸等)を検知する生体情報検知センサを用いて建物10内の人の有無を検知するようにしてもよい。
また、電力量判定手段として、建物10に屋内の温度を検知する屋内温検知センサを設け、屋内の温度に基づいて電力使用量が所定量以上であるか否かを判定する構成としてもよい。一般に太陽光パネル15の発電効率が低下し易い夏場において、屋内の温度が比較的低い場合には屋内でエアコン(冷房)が運転されていることが想定される。したがって、この場合には電力使用量が増大することが考えられる。そのため、かかる構成とすることで、電力使用量が所定量以上であるか否かを具体的に判定することが可能となる。
さらに、この場合、建物10に屋外の温度を検知する屋外温検知センサを設け、屋内の温度に加えて屋外の温度に基づいて電力使用量が所定量以上であるか否かを判定するようにしてもよい。具体的には、屋内の温度と屋外の温度とに基づいて両温度の温度差を算出し、その温度差に基づいて電力使用量が所定量以上であるか否かを判定することが考えられる。一般に屋内外の温度差が大きい場合には、屋内でエアコンの運転が行われ電力使用量が増大することが想定されるため、かかる構成とすることで電力使用量が所定量以上であるか否かを具体的に判定することが可能となる。
(17)上記実施形態では、噴霧ノズル21として二流体ノズルを採用し、水を圧縮空気と混合させることにより水を霧状とし噴霧する構成としたが、霧状の水を噴霧する構成は必ずしもこれに限定されない。例えば、噴霧ノズルとして一流体ノズルを用い、水をコンプレッサ等により高圧で噴霧ノズルに供給し同ノズルより噴射させることで霧状の水を噴霧する構成としてもよい。また、霧状の水を噴霧するために必ずしも噴霧ノズルを用いる必要はなく、噴霧ノズル以外のものを用いてもよい。例えば、微細な孔が多数形成された多孔質板を用い、同多孔質板の各孔から水を噴霧させるようにしてもよい。要は、霧状の水を噴霧することができれば如何なる構成でもよい。
(18)上記実施形態では、パネル温検知センサ17により太陽光パネル15の表面温度を検知する構成としたが、太陽光パネル15の内部温度や裏面温度を検知する構成としてもよい。
(19)上記実施形態では、切妻式の屋根12に設置された太陽光パネル15に対して本発明を適用したが、寄棟式の屋根や陸屋根等その他の屋根に設置された太陽光パネル15に対して本発明を適用してもよい。また、建物10の外壁面等、建物10の屋外側における屋根12以外の場所に設置された太陽光パネル15に対して本発明を適用してもよい。さらには、建物10以外の場所、例えば地面等に設置された太陽光パネルに対して本発明を適用してもよい。
10…建物、12…屋根、13…軒先、15…太陽光パネル、17…パネル温検知手段としてのパネル温検知センサ、18…屋根面、20…太陽光パネル冷却装置、21…噴霧ノズル、25…粒径調整手段としてのコンプレッサ、30…噴霧制御手段及び粒径制御手段としてのコントローラ、61…規制部材、71…放熱部材としての放熱板。

Claims (9)

  1. 太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光パネルを冷却する太陽光パネル冷却装置であって、
    前記太陽光パネルに対して霧状の水を噴霧する噴霧手段を備えることを特徴とする太陽光パネル冷却装置。
  2. 前記太陽光パネルの温度を検知するパネル温検知手段と、
    前記パネル温検知手段により検知された前記太陽光パネルの温度が所定温度以上になった場合に、前記噴霧手段による水の噴霧を実施する噴霧制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の太陽光パネル冷却装置。
  3. 前記太陽光パネルの温度を検知するパネル温検知手段と、
    前記噴霧手段から噴霧される水の粒径を調整する粒径調整手段と、
    前記パネル温検知手段により検知された前記太陽光パネルの温度に基づいて前記水の粒径を調整するよう前記粒径調整手段を制御する粒径制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽光パネル冷却装置。
  4. 前記太陽光パネル周辺を流れる風の状況を検知する風状況検知手段と、
    前記噴霧手段から噴霧される水の粒径を調整する粒径調整手段と、
    前記風状況検知手段により検知された風の状況に基づいて前記水の粒径を調整するよう前記粒径調整手段を制御する粒径制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の太陽光パネル冷却装置。
  5. 前記噴霧手段による水の噴霧範囲を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の太陽光パネル冷却装置。
  6. 建物に設けられた太陽光パネルに適用され、
    前記太陽光パネルは、建物の屋根面又は外壁面から離間されて設けられており、
    前記噴霧手段は、前記太陽光パネルの裏面に対して霧状の水を噴霧することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の太陽光パネル冷却装置。
  7. 建物に設けられた太陽光パネルに適用され、
    前記太陽光パネルは、軒先に向かって下方傾斜する屋根上に設置されており、
    前記噴霧手段は、前記太陽光パネルの軒先側から前記太陽光パネルに対し霧状の水を噴霧することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の太陽光パネル冷却装置。
  8. 前記噴霧手段は、前記太陽光パネルの表面に霧状の水を噴霧するものであり、
    前記噴霧手段の噴出部の上方には、前記噴霧手段より噴霧された水が上方に飛散するのを規制する規制部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の太陽光パネル冷却装置。
  9. 前記太陽光パネルは、該太陽光パネルの熱を放出させる放熱部材を有し、
    前記噴霧手段は、前記放熱部材に対して霧状の水を噴霧することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の太陽光パネル冷却装置。
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