JP2014095506A - 気化冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水循環装置を用いない簡単且つ小型な構成で、高い冷却性能が継続的に得られる気化冷却装置を提供する。
【解決手段】金属板３４(被冷却部材)の一面に重ねられた吸水性の多孔質セラミックス板３６(多孔質部材)と、少なくとも多孔質セラミックス板３６が露出させられている内壁面３６ｂを有し、金属板３４の一面に隣接して形成されて気体が流通させられる通気路３６ａと、多孔質セラミックス板３６の通気路３６ａ側とは反対側に形成され、多孔質セラミックス板３６内に浸透させて通気路３６ａの内壁面３６ｂを湿潤状態とする水供給路３６ｃとを含むことから、通気路３６ａの内壁面３６ｂから水が気化することで発生する気化熱によりその通気路３６ａに隣接する金属板３４が好適に冷却されるので、冷却水循環装置を用いない簡単且つ小型な構成で、高い冷却性能が継続的に得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱電変換装置の低温側基板の冷却、太陽電池セルの裏面の冷却、或いは太陽電池セルの裏面に配置された熱電変換装置の低温側基板の冷却に適した、水の気化熱を利用して被冷却部材を冷却する気化冷却装置に関するものである。

太陽光電池セルや熱電変換装置などには、その発電効率を維持するための冷却装置が種々設けられる。たとえば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載された冷却装置がそれである。

特許文献１では、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの裏面に設けられる熱電変換装置と、熱電変換装置の放熱側すなわち低温側を冷却する冷却装置とを備える太陽光発電装置が提案されている。しかし、その冷却装置は、熱電変換装置の放熱側を冷却することにより熱電変換効率を維持するものであるが、温水タンクと熱電変換素子の放熱面に密着させる冷却パネルの間で冷却水をポンプを用いて循環させる冷却水循環方式を採用したものであることから、冷却装置が複雑且つ大型となるという欠点があった。

特許文献２では、太陽電池モジュールの裏面に合成繊維製の織布或いは不織布などから成る蒸発式冷却体を一面に設け、その太陽電池モジュールの下端部に雨水を冷却用水として貯留する貯水容器を設けて上記蒸発式冷却体の下端部をその貯水容器に浸漬させ、冷却用水を蒸発式冷却体の表面から蒸発させることで太陽電池モジュールの裏面を気化熱で冷却する気化冷却装置が、提案されている。しかし、その気化冷却装置は、蒸発式冷却体が毛管現象を利用しているために冷却水の吸い上げ能力が低く、十分な冷却性能が得られないという問題があった。

これに対して、特許文献３では、熱電素子の放熱面に金属板を介して多孔質セラミックス板が積層され、その金属板に設けられた導水溝および貫通穴を通して多孔質セラミックス板に対して水を供給し、多孔質セラミックス板の表面からの気化熱を利用して熱電素子の放熱面を冷却する気化式冷却装置が、提案されている。この気化冷却装置によれば、装置構造が簡単となり且つ小型化されるとともに、毛管現象を利用して水を供給する形式に比較して比較的冷却性能が得られる。しかし、水の気化熱により冷却されるのは、多孔質セラミックス板の熱電素子の放熱面に金属板を介して積層された面とは反対側の面であって、冷却目的の熱電素子の放熱面或いは金属板からは多孔質セラミックス板の厚みに相当する距離があって、その分だけ熱抵抗となるので、十分な冷却性能を得ているとは言い難かった。このため、それにより放熱面が冷却されている熱電素子の発電性能にも未だ改善の余地があった。

特開平１１−２８９７８３号公報 特開２０００−０２２１９３号公報 特許第３８３６８７１号公報

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、冷却水循環装置を用いない簡単且つ小型な構成で、たとえば熱電変換装置の低温側基板の冷却、太陽電池セルの裏面の冷却、或いは太陽電池セルの裏面に配置された熱電変換装置の低温側基板の冷却に適した、高い冷却性能が継続的に得られる気化冷却装置を提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として、被冷却部材の表面を、それから蒸発する水の蒸発熱により直接冷却させることを意図して種々検討を重ねた結果、被冷却部材とそれに重ねられた多孔質セラミックス部材内に通気路を設けるとともに、その多孔質セラミックス部材内を浸透する水により通気路の内壁面を湿潤状態或いは濡れ面状態とし、その通路を通風状態とすると、冷却水循環装置を用いない簡単且つ小型な構成で、高い冷却性能が継続的に得られることを見いだした。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、水の気化熱を利用し被冷却部材を冷却する気化冷却装置であって、前記被冷却部材の一面に重ねられた吸水性の多孔質部材と、少なくとも前記多孔質部材が露出させられている内壁面を有し、前記被冷却部材の一面に隣接して形成されて気体が流通させられる通気路と、前記多孔質部材の前記通気路側とは反対側に形成され、前記多孔質部材内に水を浸透させて前記通気路の内壁面を湿潤状態とする水供給路とを含むこと、を特徴とする。

本発明の気化冷却装置によれば、前記被冷却部材の一面に重ねられた吸水性の多孔質部材と、少なくとも前記多孔質部材が露出させられている内壁面を有し、前記被冷却部材の一面に隣接して形成されて気体が流通させられる通気路と、前記多孔質部材の前記通気路側とは反対側に形成され、前記多孔質部材内に浸透させて前記通気路の内壁面を湿潤状態とする水供給路とを含むことから、通気路の内壁面から水が気化することで発生する気化熱によりその通気路に隣接する被冷却部材が好適に冷却されるので、冷却水循環装置を用いない簡単且つ小型な構成で、高い冷却性能が継続的に得られる。

ここで、好適には、前記通気路は、前記多孔質部材内の前記被冷却部材の一面に重ねられた側に形成されたものである。このようにすれば、前記被冷却部材は、多孔質部材内のその被冷却部材の一面側の部位に形成された通気路に、多孔質部材の厚みよりも大幅に薄い隔壁を介して隣接していて、その多孔質部材を通した水により隔壁の内壁面が湿潤状態とされることから、その隔壁の内壁面から水が気化することで気化熱が奪われることで被冷却部材は薄い隔壁を介して冷却されるので、高い冷却効率が得られる。

また、好適には、前記通気路は、前記被冷却部材および前記多孔質部材の一方に設けられた溝が他方により閉じられることで構成され、前記被冷却部材は前記通気路内に露出する露出面を有する。このようにすれば、被冷却部材の一部が通気路の内壁面に露出した状態で被冷却部材が通気路に隣接していて、その露出面に多孔質部材を通した水が供給されて湿潤状態とされることから、その露出面から水が気化することで被冷却部材から直接気化熱が奪われるので、一層高い冷却効率が得られる。

また、好適には、上記溝は、前記多孔質部材の前記被冷却部材の一面に対向する面に形成され、その溝の開口がその被冷却部材の一面により閉じられることで前記通気路が形成されている。このようにすれば、被冷却部材の一面のうち前記溝内に露出する露出面に多孔質部材を通した水が供給されて湿潤状態とされることから、その露出面から水が気化することで被冷却部材から直接気化熱が奪われるので、一層高い冷却効率が得られる。

また、好適には、上記被冷却部材の露出面は、前記多孔質部材の浸透水により濡らされるための親水処理が施されている。このようにすれば、被冷却部材の露出面には水膜が積極的に形成されるので、その水膜から水が気化することで被冷却部材から直接気化熱が奪われるので、一層高い冷却効率が得られる。上記親水処理は、たとえば、微細な凹凸を形成することにより水が染み易くする梨子地加工、無機珪素膜、酸化チタン膜などの無機親水膜の形成、ナイロンなどの親水性樹脂ポリマーから成る親水性樹脂膜の形成などがある。

また、好適には、前記多孔質部材は、外部に連通する連通気孔を含み、気孔率が５体積％以上の多孔質セラミックスである。このようにすれば、化学的に安定で高剛性であるので、耐久性が得られる。この多孔質セラミックスは、たとえば、比較的吸水率が高く比較的低い嵩比重のコージエライトなど、粉体から成形後に焼結されたセラミック焼結体や、その中間焼成物である素焼き体などから構成される。

また、好適には、前記通気路は、前記被冷却部材の一面に対して平行且つ互いに平行に複数本形成されたものであり、前記水供給路は、前記多孔質セラミックス内において、前記通気路に平行に複数本形成されたものである。このようにすれば、粘土状原料からの押出し成形が可能となり、多孔質セラミックスの製造コストが低減される。

また、好適には、前記被冷却部材は、熱電変換装置の放熱側すなわち低温側に配置された低温側基板であり、その基板の一面と前記多孔質部材とは、高い熱電導性を有する金属含有接着剤による接着により相互に固定されている。このようにすれば、被冷却部材である熱電変換装置の低温側基板の熱が多孔質部材へ伝達され易くなり、そこでも水の気化による冷却が得られるので、一層高い冷却効率が得られ、熱電変換装置の変換効率が高められる。

また、好適には、前記熱電変換装置は、その高温側基板が太陽電池セル側に位置する状態で該太陽電池セルの裏面に重ねられ、該太陽電池セルを透過した光エネルギにより発生した熱を電気に変換するものである。このようにすれば、太陽光から電気エネルギへの変化効率を大幅に高めることができる。

本発明の一実施例である太陽光熱発電装置の要部構成を説明する断面図である。 図１の太陽光熱発電装置のII−II視要部断面である。 不織布からの気化冷却の試験に用いた装置の構成を説明する図である。 多孔質セラミックス板内の通気穴からの気化冷却の試験に用いた装置の構成を説明する図である。 図４の気化冷却試験装置の多孔質セラミックスの構成を拡大して説明する縦断面図である。 図４の気化冷却試験装置の多孔質セラミックスの構成を拡大して説明する平面図である。 図３の装置を用いた気化冷却試験および図４の装置を用いた気化冷却試験の結果をそれぞれ説明する図である。 本発明の他の実施例における太陽光熱発電装置における要部断面図であって、図２に相当する図である。 本発明の他の実施例における太陽光熱発電装置における要部断面図であって、図２に相当する図である。

以下において、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、太陽光熱発電装置１０の構成を説明する要部断面図である。太陽光熱発電装置１０は、矩形の貫通穴１２が形成された樹脂製或いは金属製の基枠１４と、基枠１４の裏面(図１の下面)の開口を塞ぐ状態でその基枠１４の周囲に固定された樹脂製或いは金属製の底板１６と、基枠１４の表面(図１の上面)の周囲に固定された金属製の熱電セル固定枠１８と、熱電セル固定枠１８の表面(図１の上面)に固定された太陽電池セル固定枠２０とから成るケース２２を備えている。

そして、太陽光熱発電装置１０は、枠状の断熱材２４を介して上記熱電セル固定枠１８上に載置され、矩形板状の色素増感型の太陽電池セル２６およびその裏面に重ねられた光選択吸収板２８と、熱電セル固定枠１８を介して基枠１４に固定された、太陽電池セル２６よりも小さな矩形板状の熱電変換装置３０と、太陽電池セル２６およびその裏面に重ねられた光選択吸収板２８と熱電変換装置３０との間に介挿された蓄熱材３２と、基枠１４の貫通穴１２に嵌め入れられた状態で固定され、アルミニウム、ステンレススチール等の熱電導性の高い金属から成る金属板３４の一面３４ａに重ねられて密着させられ、その金属板３４を介して熱電変換装置３０の裏面に間接的に積層された多孔質セラミックス板３６とを、備えている。

上記色素増感型の太陽電池セル２６は、たとえば、色素を吸着させた酸化チタンで構成された光電極と対向電極とで電界質を挟むように一対のガラス板の間に構成され、入力した光のうちの一部を吸収して電気エネルギに変換し、残りの光を透過させる半透明の板状素子である。上記光選択吸収板２８は、太陽電池セル２６の透過光の波長帯たとえば６００〜１８００ｎｍの波長帯の光エネルギを好適に吸収して熱エネルギに変換する素子であり、たとえば黒色の金属酸化物から成る。蓄熱材３２は、比熱の比較的大きく熱伝動性の高い物質、たとえば、アルミニウム、銅、スズ、鉛などの単体や、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カリウムなど無機化合物から構成され、光選択吸収板２８で発生した熱を蓄積するものである。

熱電変換装置３０は、絶縁性、熱伝導性、耐熱性に優れた材料たとえばセラミックスから成る一対の高温側(吸熱側)基板３０ａおよび低温側(放熱側)基板３０ｂと、それらの間で機械的に連結され且つ電気的には直列接続された複数個の半導体素子３０ｃとを備え、ゼーベック効果に基づいて高温側基板３０ａの温度と低温側基板３０ｂの温度との温度差に応じた大きさの電気エネルギを発生させる。上記半導体素子３０ｃは、たとえば、ビスマス−テルル系合金、鉛−テルル系化合物、シリコン−ゲルマニウム系合金、セレン化合物、マンガン珪化物、二硫化チタン系化合物、ペロブスカイト型酸化物などのうちのいずれかの物質から構成される。

多孔質セラミックス板３６は、連通気孔を有し且つ吸水性を有する板状の多孔質部材であって、たとえばコージエライト、透水性磁器などから成る。この多孔質セラミックス板３６はたとえば５体積％以上、好ましくは１０体積％以上の気孔率と１０〜２０μｍの平均気孔径(１００μｍ以下の最大気孔径)とを有し、その気孔率は、原料の粒度や割合、焼成温度を変更するよく知られた方法で、可及的に大きな気孔率で微細な気孔が得られるように調整される。この多孔質セラミックス板３６は、金属板３４を介して熱電変換装置３０の低温側基板３０ｂの裏面に密着状態で間接的に積層され、好適には、高い熱伝動性を有する銀、アルミニウム、銅などの金属粉を含む金属含有接着剤たとえば銀入り接着剤により接着される。

図２は、図１のII−II視断面を拡大して示している。図２にも示すように、多孔質セラミックス板３６内の熱電変換装置３０側には、その熱電変換装置３０の低温側基板３０ｂに平行且つ互いに平行な複数本の通気路３６ａが貫通して形成されており、多孔質セラミックス板３６内の熱電変換装置３０側とは反対側には、通気路３６ａに平行且つ互いに平行な複数本の水供給路３６ｃが貫通して形成されている。このように、多孔質セラミックス板３６は、相互に平行な貫通穴である複数本の通気路３６ａおよび複数本の水供給路３６ｃを備えたものであるので、ダイスを通して押出し成形された後、焼成されることにより得られる。

このように構成された太陽光熱発電装置１０では、図１に示すように、空気ポンプ、ファンなどから成る空気供給装置４０からの空気Ａにより上記複数本の通気路３６ａ内に空気がそれぞれ通されるとともに、水容器などの水供給装置４２からの水が水供給路３６ｃ内へ供給され、その水により水供給路３６ｃ内が充填される。この状態では、水供給路３６ｂ内の水が多孔質セラミックス板３６により吸水され、多孔質セラミックス板３６内に浸透した水の一部が通気路３６ａに到達してその内壁面３６ｂを湿潤状態とする。このため、通気路３６ａ内の通風によってその内壁面３６ｂが気化熱により冷却される。同時に、多孔質セラミックス板３６の厚みよりも大幅に小さな、多孔質セラミックス板３６の金属板３４側の一面３４ａと通気路３６ａとの間の僅かな壁厚を隔てて、その通気路３６ａに隣接する金属板３４も効率よく冷却される。

上記のように、太陽光熱発電装置１０においては、被冷却部材である金属板３４の一面３４ａに重ねられた状態で密着させられた吸水性の多孔質セラミックス板３６と、少なくとも多孔質セラミックス板３６が露出させられている内壁面３６ｂを有し、金属板３４の一面３４ａに隣接した位置すなわち多孔質セラミックス板３６内の金属板３４側位置に形成された複数本の通気路３６ａと、多孔質セラミックス板３６の通気路３６ａ側とは反対側位置に形成され、多孔質セラミックス板３６内に水を浸透させて通気路３６ａの内壁面３６ｂを湿潤状態とする複数本の水供給路３６ｃとが、水の気化熱を利用して金属板３４および熱電変換装置３０の低温側基板３０ｂを冷却する気化冷却装置４８を構成している。

因みに、本発明者等が行なった気化冷却試験を、図３および図４を用いて説明する。図３は、不織布からの気化冷却の試験に用いた装置の構成を説明する図である。図４は、多孔質セラミックス板内の通気穴からの気化冷却の試験に用いた装置の構成を説明する図である。図３および図４の試験装置は１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍの寸法を有する正方形のアルミニウム製の金属板ＭＰが基台Ｂに立設され、その基台Ｂ上において一定の電力すなわち１４Ｗの電力で加熱する加熱板ＨＰが金属板ＭＰの一面に密着させられていて、金属板ＭＰのうち加熱板ＨＰの下端から３０ｍｍの測定点Ｈ３および７０ｍｍの測定点Ｈ７の温度をそれぞれ測定する図示しない２つの熱電対が設けられている点で、共通している。しかし、図３の装置では、下端部が水容器ＷＣ内の水Ｗに浸漬された不織布ＦＴが内部が毎分５リットルの空気Ａが通される通風容器ＡＣにより押圧され且つ支持されることで金属板ＭＰの他面に密着させられているが、図４の装置では、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍの寸法を有する多孔質セラミックス板材ＰＣが金属板ＭＰの他面に密着させられている点で、相違している。この多孔質セラミックス板材ＰＣは、図５の縦断面図および図６の平面図に拡大して示すように、前述の多孔質セラミックス板３６と同様のコージエライトであるとともに、通気路３６ａおよび水供給路３６ｃと同様の複数本の通風路ＰＣａおよび水供給路ＰＣｃが縦方向に設けられている。その通風路ＰＣａには、毎分５リットルの空気Ａが通されるとともに、その水供給路ＰＣｃには水Ｗが満たされる。

図７は、図３の装置における各測定点Ｈ３の温度Ｔｆ３および測定点Ｈ７の温度Ｔｆ７、および、図４の装置における各測定点Ｈ３の温度Ｔｃ３および測定点Ｈ７の温度Ｔｃ７を、試験開始時点(経過時間が０)から４時間の間で室温Ｔｒと対比しつつ逐次示している。図７によれば、不織布ＦＴを用いて金属板ＭＰを気化冷却する図３の装置では、多孔質セラミックス板材ＰＣを用いて金属板ＭＰを気化冷却する図４の装置に比較して、測定点Ｈ３の温度Ｔｆ３および測定点Ｈ７の温度Ｔｆ７は相対的に高く、さらに、測定点Ｈ７の温度Ｔｆ７は測定点Ｈ３の温度Ｔｆ３よりも高い。これは、不織布ＦＴの厚みが熱伝達抵抗となっていて冷却効率が低くなっていることと、および、毛管現象で引き上げられる水の距離が大きくなると水が不足することが理由として考えられる。これに対して、多孔質セラミックス板材ＰＣを用いて金属板ＭＰを気化冷却する図４の装置では、不織布ＦＴを用いて金属板ＭＰを気化冷却する図３の装置に比較して、測定点Ｈ３の温度Ｔｃ３および測定点Ｈ７の温度Ｔｃ７は相対的に高く、さらに、測定点Ｈ７の温度Ｔｃ７は測定点Ｈ３の温度Ｔｃ３と同様の温度である。これは、多孔質セラミックス板材ＰＣの金属板ＭＰ側に設けられた通風路ＰＣａの内壁面が気化熱により冷却されるので、それに隣接しているために熱伝達抵抗が小さな位置の金属板ＭＰが効率良く冷却されること、多孔質セラミックス板材ＰＣの吸水能力および透水能力が高いことが理由として考えられる。

上述のように、本実施例の気化冷却装置４８によれば、金属板３４(被冷却部材)の一面に重ねられた吸水性の多孔質セラミックス板３６(多孔質部材)と、少なくとも多孔質セラミックス板３６が露出させられている内壁面３６ｂを有し、金属板３４の一面に隣接して形成されて気体が流通させられる通気路３６ａと、多孔質セラミックス板３６の通気路３６ａ側とは反対側に形成され、多孔質セラミックス板３６内に浸透させて通気路３６ａの内壁面３６ｂを湿潤状態とする水供給路３６ｃとを含むことから、通気路３６ａの内壁面３６ｂから水が気化することで発生する気化熱によりその通気路３６ａに隣接する金属板３４が好適に冷却されるので、冷却水循環装置を用いない簡単且つ小型な構成で、高い冷却性能が継続的に得られる。

また、本実施例の気化冷却装置４８によれば、多孔質セラミックス板３６(多孔質部材)の通気路３６ａは、多孔質セラミックス板３６内の金属板３４(被冷却部材)の一面に重ねられた側に形成されたものである。このようにすれば、金属板３４は、多孔質セラミックス板３６内のその金属板３４の一面側の部位に形成された通気路３６ａに、多孔質セラミックス板３６の厚みよりも大幅に薄い隔壁を介して隣接していて、その多孔質セラミックス板３６を通した水により隔壁の内壁面３６ｂが湿潤状態とされることから、その隔壁の内壁面から水が気化することで気化熱が奪われることで金属板３４は薄い隔壁を介して冷却されるので、高い冷却効率が得られる。

また、本実施例の気化冷却装置４８によれば、多孔質部材として機能する多孔質セラミックス板３６は、外部に連通する連通気孔を含み、気孔率が５体積％以上の多孔質セラミックスである。これによれば、多孔質セラミックス板３６は化学的に安定で高剛性であるので、耐久性が得られる。

また、本実施例の気化冷却装置４８によれば、多孔質セラミックス板３６の通気路３６ａは、金属板３４の一面に対して平行且つ互いに平行に複数本形成されたものであり、水供給路３６ｃは、多孔質セラミックス３６内において、通気路３６ａに平行に複数本形成されたものである。このため、粘土状原料からの押出し成形が可能となり、多孔質セラミックス３６の製造コストが低減される。

また、本実施例の気化冷却装置４８によれば、熱電変換装置３０は、その高温側基板３０ａが太陽電池セル２６側に位置する状態でその太陽電池セル２６の裏面に重ねられ、その太陽電池セル２６を透過した光エネルギにより発生した熱を電気に変換するものである。これによれば、太陽光から電気エネルギへの変化効率を大幅に高めることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互に共通する部分には共通の符号を付して説明を省略する。

図８は、本発明の他の実施例における太陽光熱発電装置１０の気化冷却装置５０を説明する要部断面図であって、図２に相当する図である。図８において、多孔質セラミックス板３６の金属板３４の一面３４ａに対して対向する面には、複数本の矩形断面の溝５２が形成されており、この溝５２の開口が金属板３４によって液密に閉じられることにより、通気路３６ａが形成されている点が、実施例１の気化冷却装置４８と相違する。この結果、金属板３４は、その一面３４ａのうちの通気路３６ａに対応する部分が通気路３６ａ内に直接露出する露出面３４ｂを有する。この露出面３４ｂには、たとえば、微細な凹凸を形成することにより水が染み易くする梨子地加工、無機珪素膜、酸化チタン膜などの無機親水膜の形成、ナイロンなどの親水性樹脂ポリマーから成る親水性樹脂膜の形成などの親水処理が施されている。

このような実施例２の気化冷却装置５０によれば、金属板３４(被冷却部材)の一部が通気路３６ａの内壁面３６ｂに露出した状態で金属板３４が通気路３６ａに隣接していて、その露出面３４ｂに多孔質セラミックス板３６(多孔質部材)を通した水が供給されて湿潤状態とされることから、その露出面３４ｂから水が気化することで金属板３４から直接気化熱が奪われるので、一層高い冷却効率が得られる。

また、本実施例の気化冷却装置５０によれば、溝５２が、多孔質セラミックス板３６(多孔質部材)の金属板３４(被冷却部材)の一面３４ａに対向する面に形成され、その溝５２の開口がその金属板３４の一面３４ａにより閉じられることで通気路３６ａが形成されている。このため、金属板３４の一面３４ａのうち溝５２内に露出する露出面３４ｂに多孔質セラミックス板３６を通した水が供給されて湿潤状態とされることから、その露出面３４ｂから水が気化することで金属板３４から直接気化熱が奪われるので、一層高い冷却効率が得られる。

また、好適には、金属板３４（被冷却部材）の露出面３４ｂは、多孔質セラミックス板３６を通した浸透水により濡らされるための親水処理が施されている。このため、多孔質セラミックス板３６から金属板３４の露出面３４ｂには水膜が積極的に形成されるので、その水膜から水が気化することで金属板３４から直接気化熱が奪われるので、一層高い冷却効率が得られる。

図９は、本発明の他の実施例における太陽光熱発電装置１０の気化冷却装置５６を説明する要部断面図であって、図２に相当する図である。図９において、
本実施例では、熱電変換装置３０の低温側基板３０ｂに金属板３４を介さないで直接に多孔質セラミックス板３６が密着させられていて、金属含有接着剤による接着により相互に固定されている点、水供給路３６ｃが多孔質セラミックス板３６とケース２２の底板１６との間に形成されている点で、実施例１の気化冷却装置４８に対して相違する。

本実施例の気化冷却装置５６によれば、熱電変換装置３０の放熱側すなわち低温側に配置された低温側基板３０ｂが被冷却部材として機能しており、その低温側基板３０ｂの一面と多孔質セラミックス板３６とは、高い熱電導性を有する金属含有接着剤による接着により相互に固定されているので、熱電変換装置３０の低温側基板３０ｂの熱が多孔質セラミックス板３６へ伝達され易くなり、そこでも水の気化による冷却が得られるので、一層高い冷却効率が得られ、熱電変換装置の変換効率が高められる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の太陽電池セル２６は、色素増感型であって、半透明の板状部材であったが、必ずしも色素増感型でなくてもよく、半透明でなくてもよい。要するに、太陽光を受光した発電状態であるときに裏面温度が高くなる特性を有するものであればよい。

また、前述の実施例の太陽光熱発電装置１０では、波長選択吸収板２８、蓄熱材３２、および金属板３４のうちの少なくとも一つは、必ずしも設けられていなくてもよい。

また、前述の実施例２においては、互いに密着する金属板３４および多孔質セラミックス板３６のうちの多孔質セラミックス板３６側に溝５２が形成されることで通気路３６ａが形成されていたが、金属板３４側に凹溝が形成されることで通気路３６ａが形成されていてもよい。

また、前述の実施例において、多孔質セラミックス板３６に形成されていた水供給路３６ｃは貫通していたが、水供給路３６ｃ内に水を充填することが可能であればよく、たとえば下側の一端が閉じられていてもよい。この場合には、たとえば水頭を利用して３０〜１００ｃｍＡｑ程度の小さな圧力で水供給路３６ｃ内の水を常時加圧することで、水の消費量だけ供給できるので、吸水ポンプなどの水供給装置が不要となり、水不足が発生し難い利点がある。

また、前述の実施例において、多孔質セラミックス板３６に形成されている通気路３６ａには、空気供給装置４０からの空気Ａが供給されていたが、対流により発生する空気の流れを利用した自然通風により空気Ａが供給されるようにしてもよい。

また、前述の気化冷却装置４８、５０、５６は、太陽電池セル２６の裏面に配設された熱電変換措置３０の低温側基板３０ｂを冷却するものであったが、熱電変換措置３０が設けられない場合は、太陽電池セル２６の裏面を冷却するように配設されてもよいし、太陽電池セル２６が設けられていない場合の熱電変換措置３０の低温側基板３０ｂを冷却するものであってもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

１０：太陽光熱発電装置
２２：ケース
２６：太陽電池セル
２８：光選択吸収板
３０：熱電変換装置
３２：蓄熱材
３４：金属板(被冷却部材)
３４ａ：一面
３４ｂ：露出面
３６：多孔質セラミックス板(多孔質部材)
３６ａ：通気路
３６ｃ：水供給路
４８、５０、５６：気化冷却装置
５２：溝

Claims (9)

1. 水の気化熱を利用して被冷却部材を冷却する気化冷却装置であって、
   前記被冷却部材の一面に重ねられた吸水性の多孔質部材と、
   少なくとも前記多孔質部材が露出させられている内壁面を有し、前記被冷却部材の一面に隣接して形成されて気体が流通させられる通気路と、
   前記多孔質部材の前記通気路側とは反対側に形成され、前記多孔質部材内に水を浸透させて前記通気路の内壁面を湿潤状態とする水供給路とを含む
   ことを特徴とする気化冷却装置。
2. 前記通気路は、前記多孔質部材内の前記被冷却部材の一面に重ねられた側に形成されていることを特徴とする請求項１の気化冷却装置。
3. 前記通気路は、前記被冷却部材および前記多孔質部材の一方に設けられた溝が他方により閉じられることで構成され、
   前記被冷却部材は前記通気路内に露出する露出面を有することを特徴とする請求項１の気化冷却装置。
4. 前記溝は、前記多孔質部材の前記被冷却部材の一面に対向する面に形成され、該溝の開口が該被冷却部材の一面により閉じられることで前記通気路が形成されていることを特徴とする請求項３の気化冷却装置。
5. 前記被冷却部材の露出面は、前記多孔質部材の浸透水により濡らされるための親水処理が施されていることを特徴とする請求項３または４の気化冷却装置。
6. 前記多孔質部材は、外部に連通する連通気孔を含む５体積％以上の気孔率を有する多孔質セラミックスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１の気化冷却装置。
7. 前記通気路は、前記被冷却部材の一面に対して平行且つ互いに平行に複数本形成されたものであり、前記水供給路は、前記多孔質セラミックス内において、前記通気路に平行に複数本形成されたものであることを特徴とする請求項６の気化冷却装置。
8. 前記被冷却部材は、熱電変換装置の低温側に配置された低温側基板であり、
   該放熱側基板の一面と前記多孔質部材とは、金属含有接着剤による接着により相互に固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１の気化冷却装置。
9. 前記熱電変換装置は、その高温側基板が太陽電池セル側に位置する状態で該太陽電池セルの裏面に重ねられ、該太陽電池セルを透過した光エネルギにより発生した熱を電気に変換するものであることを特徴とする請求項８の気化冷却装置。

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