JP2015145769A - Solar photovoltaic power generation panel cooling device and solar photovoltaic power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電パネルを冷却する技術に関する。 The present invention relates to a technology for cooling a photovoltaic power generation panel.
従来より、太陽光を電気に変換する発電パネルを冷却する技術が知られている。例えば、特許文献1には、太陽光発電装置に生じた熱を自励振動型ヒートパイプで熱輸送して大気中に放熱することにより、太陽光発電装置を冷却する技術が記載されている。
Conventionally, a technology for cooling a power generation panel that converts sunlight into electricity is known. For example,
ところが、特許文献1に記載されている技術では、自励振動型ヒートパイプに封入されている作動流体の動作時の動きに関して配慮がされていないという問題があった。したがって、特許文献1に記載されている技術では、動作時において作動流体の循環性能が悪く、当該作動流体による熱輸送の効率が低下するという問題があった。
However, the technique described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、動作時の作動流体の動きを安定化させる技術を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the technique which stabilizes the motion of the working fluid at the time of operation | movement.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、太陽光発電パネル用冷却装置であって、第1室を形成する受熱部と、第2室を形成する放熱部と、前記第1室と前記第2室とを連通する連通部とを備え、前記受熱部、前記放熱部および前記連通部には作動流体が封入されており、前記受熱部が太陽光発電パネルに対して熱伝導可能な状態で取り付けられるとともに、前記受熱部が前記太陽光発電パネルに取り付けられ、かつ、前記太陽光発電パネルが発電可能に設置された状態において、前記連通部は、前記作動流体が前記第1室内を上方向に移動することにより前記受熱部に存在する作動流体が前記放熱部に移動するように配置され、かつ、前記作動流体が前記第2室内を下方向に移動することにより前記放熱部に存在する作動流体が前記受熱部に移動するように配置される。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記連通部は、前記作動流体が前記受熱部から前記放熱部に移動するときに使用される高温流体流路と、前記作動流体が前記放熱部から前記受熱部に移動するときに使用される低温流体流路とを別々に形成する。
The invention of
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記連通部は、作動流体の移動方向を規定する逆止弁を備える。
Moreover, invention of
また、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記受熱部が前記太陽光発電パネルに取り付けられた状態において、前記放熱部は前記受熱部の上方に配置される。
Moreover, invention of Claim 4 is the cooling device for photovoltaic power generation panels which concerns on invention of any one of
また、請求項5の発明は、請求項4の発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記受熱部、前記放熱部、および、前記連通部によって、前記作動流体の板状の流路が形成される。
The invention of
また、請求項6の発明は、請求項2または3の発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記受熱部、前記放熱部、および、前記連通部によって、前記作動流体の螺旋状に巻かれた流路が形成される。
The invention of
また、請求項7の発明は、請求項6に記載の太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記螺旋状に巻かれた流路の巻き形状において、最も下方に配置される頂角が鋭角である。
The invention according to
また、請求項8の発明は、請求項6または7に記載の太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記螺旋状に巻かれた流路の巻き形状において、最も下方に配置される頂角を形成する部分において、前記螺旋状に巻かれた流路が前記太陽光発電パネルに沿う方向に曲がる。
Moreover, invention of
また、請求項9の発明は、請求項6ないし8のいずれかの発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記螺旋状に巻かれた流路の巻き形状が略三角形である。
The invention of
また、請求項10の発明は、請求項6ないし9のいずれかの発明に係る太陽光発電パネル用冷却装置であって、前記受熱部が前記太陽光発電パネルに取り付けられ、かつ、前記太陽光発電パネルが発電可能に設置された状態において、前記放熱部は、略垂直方向に延びるように配置される。
The invention of
また、請求項11の発明は、太陽光発電装置であって、太陽光を電気に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を固定する基材と、前記基材に固定される太陽光発電パネル用冷却装置とを備え、前記太陽光発電パネル用冷却装置は、第1室を形成する受熱部と、第2室を形成する放熱部と、前記第1室と前記第2室とを連通する連通部とを備え、前記受熱部、前記放熱部および前記連通部には作動流体が封入されており、前記光電変換素子が発電可能に設置された状態において、前記連通部は、前記作動流体が前記第1室内を上方向に移動することにより前記受熱部に存在する作動流体が前記放熱部に移動するように配置され、かつ、前記作動流体が前記第2室内を下方向に移動することにより前記放熱部に存在する作動流体が前記受熱部に移動するように配置される。
Moreover, invention of
請求項1ないし11に記載の発明は、連通部は、作動流体が第1室内を上方向に移動することにより受熱部に存在する作動流体が放熱部に移動するように配置され、かつ、作動流体が第2室内を下方向に移動することにより放熱部に存在する作動流体が受熱部に移動するように配置されることにより、作動流体の動きが安定するため、熱伝導効率が向上し、冷却効果が向上する。 According to the first to eleventh aspects of the present invention, the communication portion is arranged such that the working fluid existing in the heat receiving portion moves to the heat radiating portion when the working fluid moves upward in the first chamber, and the operation portion operates. Since the working fluid existing in the heat radiating part moves to the heat receiving part by moving the fluid downward in the second chamber, the movement of the working fluid is stabilized, so that the heat conduction efficiency is improved, The cooling effect is improved.
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。ただし、以下の説明において特に断らない限り、方向や向きに関する記述は、当該説明の便宜上、図面に対応するものであり、例えば実施品、製品または権利範囲等を限定するものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, unless otherwise specified in the following description, descriptions of directions and orientations correspond to the drawings for the convenience of the description, and do not limit, for example, a product, a product, or a scope of rights.
<1. 第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態における太陽光発電装置10を示す図である。図1において、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を定義する。X軸およびY軸は、いずれも水平面内の軸である。また、Z軸は、鉛直方向上向きを正とする軸である。図1において、太陽光発電装置10は、図示しない台座等によって、地面や屋根等に設置されている状態(発電可能な状態)を示しているものとする。すなわち、図1では、太陽光発電装置10の各構成について、動作時の姿勢を示している。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a solar
図1に示すように、太陽光発電装置10は、太陽光を電気に変換する光電変換素子2と、光電変換素子2を固定する基材3と、基材3に固定される太陽光発電パネル用冷却装置4とを備えている。図1において、太陽光発電パネル用冷却装置4は、基材3に取り付けられている状態を示している。
As shown in FIG. 1, a photovoltaic
光電変換素子2は、照射される太陽光により発電する素子で構成されており、太陽光の入射面積を広くするために板状の構造体を形成している。実際には、板状の構造体内に多数の素子が含まれているが、便宜上、これらをまとめて光電変換素子2と称する。
The
光電変換素子2は、効率のよい発電を実現するため、太陽光の入射角が略垂直となるように配置されている。また、動作時(発電時)において、光電変換素子2は、受光した太陽光のエネルギーが熱に変わることにより温められ、高温になる。そして、一般的な光電変換素子2においては、高温になると発電効率が低下する。したがって、光電変換素子2の発電効率を維持するためには、当該光電変換素子2を冷却することが好ましい。
The
基材3は、上面30に光電変換素子2が固定された板状の部材であり、光電変換素子2を所定の位置に配置するとともに、光電変換素子2を構造的に補強する機能も有している。さらに、基材3は、熱伝導に優れた材料から構成され、光電変換素子2において発生した熱を、下面31に固定された太陽光発電パネル用冷却装置4に向けて伝熱する機能も有している。
The
ここでは、詳細な説明は省略したが、光電変換素子2および基材3は、いわゆる「太陽光発電パネル」を構成している。図1に示すように、光電変換素子2は、太陽光の入射する方向に応じて、傾いた状態で配置される。なお、一般的には、太陽光発電装置10の設置後において、光電変換素子2の姿勢は固定された状態となるが、太陽の位置に応じて、向きを変えるように、姿勢変換機構(図示せず)が設けられていてもよい。
Although detailed description is omitted here, the
図2は、第1の実施の形態における太陽光発電装置10を基材3の下面31側から見た図である。
FIG. 2 is a diagram of the solar
第1の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置4は、熱伝導に優れた材料(例えば、アルミニウムや銅など)から成る円管状(内部が中空)のヒートパイプ40で構成されている。
The solar power generation panel cooling device 4 according to the first embodiment is configured by a circular (internally hollow)
なお、図2に破線で示す受熱領域90とは、動作時(発電時)において、光電変換素子2からの熱により基材3が、他の部分に比べて高温となる領域である。また、図2に破線で示す放熱領域91とは、動作時において、ヒートパイプ40が大気中に熱を放熱する領域である。ただし、受熱領域90および放熱領域91は、他の領域との境界が明確なものではなく、おおよその位置として定義される領域である。
In addition, the heat receiving area |
さらに、ここでは詳細な説明を省略するが、太陽光発電パネル用冷却装置4は、図示しない取り付け部材(あるいは接着剤や溶接等)によって、容易に脱落しないように、基材3の下面31に固定されている。当該取り付け部材による太陽光発電パネル用冷却装置4の取り付けは、ヒートパイプ40と基材3との間における熱伝導性を阻害しない方法であることが好ましい。すなわち、ヒートパイプ40を基材3に密着させるか、あるいは、ヒートパイプ40が他の部材を介して基材3に取り付けられるとしても、当該他の部材は、基材3からヒートパイプ40に熱が伝わることを阻害しない材料(熱伝導性に優れた材料)、および、形状(薄膜など)であることが好ましい。
Further, although detailed description is omitted here, the solar panel cooling device 4 is attached to the
図2に示すように、第1の実施の形態におけるヒートパイプ40は、受熱部41および放熱部42を備えている。また、管状のヒートパイプ40の内部(中空部)には、作動流体9が封入されている。これにより、ヒートパイプ40の内部は、作動流体9の流路となっている。すなわち、作動流体9は、ヒートパイプ40の配管形状に従って移動が可能とされている。
As shown in FIG. 2, the
受熱部41は、ヒートパイプ40の一部分であって、受熱領域90内に配置される部分である。ヒートパイプ40は、受熱領域90に配置される受熱部41において、基材3(光電変換素子2)からの熱を受熱する。
The
放熱部42は、ヒートパイプ40の一部分であって、放熱領域91内に配置される部分である。すでに説明したように、ヒートパイプ40は、放熱領域91に配置される放熱部42において、熱を放熱する。
The
図1に戻って、ヒートパイプ40は、連通部43を備えている。第1の実施の形態における連通部43は、ヒートパイプ40が「くの字型」に屈曲した部分として形成されている。すなわち、図1および図2から明らかなように、第1の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置4は、平板状に張り巡らせたヒートパイプ40を、X軸に平行な軸P(図3参照。)を中心にして、屈曲させたような形状となっている。言い換えれば、受熱部41、放熱部42、および、連通部43によって、作動流体9の板状の流路が形成される。
Returning to FIG. 1, the
図3は、第1の実施の形態におけるヒートパイプ40の連通部43の近傍部分を示す図である。図3は、図1に示している連通部43の断面を、(−X)方向から(+X)方向に見た様子を示している。すなわち、図3は、第1の実施の形態における太陽光発電装置10が実際に発電するとき(設置されているとき)のヒートパイプ40の姿勢を示している。
FIG. 3 is a view showing the vicinity of the
連通部43の下方向(低い位置)には、熱を受熱する受熱部41が存在している。受熱部41は、管状のヒートパイプ40の一部分であるから、受熱部41は内部に空洞(第1室44)を形成している。
A
また、連通部43の上方向(高い位置)には、熱を放熱する放熱部42が存在している。放熱部42は、管状のヒートパイプ40の一部分であるから、放熱部42は内部に空洞(第2室45)を形成している。
In addition, a
そして、図3から明らかなように、第1の実施の形態における連通部43は、受熱部41の第1室44と放熱部42の第2室45とを連通している。したがって、作動流体9は、第1室44と第2室45との間で移動可能となっている。なお、受熱部41、放熱部42および連通部43は、互いに明確な境界が存在するものではなく、ヒートパイプ40における概略的な位置が定義される部分である。
As is apparent from FIG. 3, the communicating
また、連通部43は、作動流体9が第1室44内を上方向に移動することにより、受熱部41に存在する作動流体9が放熱部42に移動するように配置される。受熱部41が受熱することにより加熱された第1室44内の作動流体9は、比重が軽くなり、上方向への流れを形成する。この流れにより上方向へ移動した作動流体9は、連通部43を通過して、スムーズに放熱部42に移動する。
The
また、連通部43は、作動流体9が第2室45内を下方向に移動することにより、放熱部42に存在する作動流体9が受熱部41に移動するように配置される。放熱部42が放熱することにより冷却された第2室45内の作動流体9は、比重が重くなり、下方向への流れを形成する。この流れにより下方向へ移動した作動流体9は、連通部43を通過して、スムーズに受熱部41に移動する。
The
このように、太陽光発電パネル用冷却装置4は、受熱部41において加熱された作動流体9が、第1室44内を上方向に移動することにより、放熱部42に向けて移動する。また、放熱部42において冷却された作動流体9は、第2室45内を下方向に移動することにより、受熱部41に向けて移動する。すなわち、太陽光発電パネル用冷却装置4は、受熱および放熱によって生じる作動流体9の対流方向に従うように当該作動流体9を熱輸送に適した位置に導くことができる。したがって、このような配慮がされていない従来の技術に比べて、ヒートパイプ40内の作動流体9の動き(流れ)が安定するため、作動流体9による熱伝導効率(熱輸送効率)が向上し、光電変換素子2に対する冷却効果が向上する。
As described above, the solar power generation panel cooling device 4 moves toward the
また、第1の実施の形態における太陽光発電装置10(太陽光発電パネル用冷却装置4)において、放熱部42は、受熱部41の上方に配置される。言い換えれば、放熱部42は、受熱部41よりも高い位置に配置される。したがって、作動流体9の動きがさらに安定する。
Moreover, in the solar power generation device 10 (solar power generation panel cooling device 4) according to the first embodiment, the
さらに、第1の実施の形態における太陽光発電装置10は、受熱部41と放熱部42とが比較的離れた位置に配置される。すなわち、放熱部42が、比較的高温の受熱部41の影響を受けにくい配置とされており、放熱部42における放熱効果が高い。
Furthermore, in the solar
<2. 第2の実施の形態>
図4は、第2の実施の形態における太陽光発電装置11を示す図である。図4において、太陽光発電装置11は、図示しない台座等によって、地面や屋根等に設置されている状態(発電可能な状態)を示しているものとする。すなわち、図4では、太陽光発電装置11の各構成について、動作時の姿勢を示している。また、図5は、第2の実施の形態における太陽光発電装置11を基材3の下面31側から見た図である。
<2. Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram illustrating the solar
第2の実施の形態における太陽光発電装置11は、太陽光発電パネル用冷却装置4の代わりに、太陽光発電パネル用冷却装置5を備えている点が、第1の実施の形態における太陽光発電装置10と異なっている。以下の説明では、本実施の形態における太陽光発電装置11について、太陽光発電装置10と同様の構成については、同符号を付し、適宜説明を省略する。
The solar
太陽光発電パネル用冷却装置5は、第1の実施の形態におけるヒートパイプ40と同様のヒートパイプ50から構成されている。また、ヒートパイプ50は、基材3の下面31に取り付けられることにより、第1の実施の形態における受熱部41、放熱部42および連通部43にそれぞれ相当する、受熱部51、放熱部52および連通部53を備えている。
The solar
図6は、第2の実施の形態におけるヒートパイプ50の連通部53の近傍部分を示す図である。
FIG. 6 is a view showing the vicinity of the
第1の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置4と同様に、第2の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置5おいても、1つの放熱部52は、2つの連通部53によって受熱部51に接続されている。以下の説明では、同一の放熱部52に接続されている2つの連通部53を、連通部531および連通部532と称して区別する。
Similarly to the photovoltaic power generation panel cooling device 4 in the first embodiment, also in the photovoltaic power generation
第2の実施の形態におけるヒートパイプ50の内部には、1以上の逆止弁56が配置されている(図6においては2つの逆止弁56を示す。)。逆止弁56は、流体(作動流体9)を一方向のみに向けて通過させる弁である。すなわち、逆止弁56は、配置されている位置において、作動流体9の移動方向を一方向に規定する機能を有している。逆止弁56としては、従来から提案されている様々な構造、形状または方式のものを適宜採用することができるため、ここでは詳細な説明は省略する。
In the
連通部531の近傍に配置された逆止弁56は、下方から上方に向けて作動流体9を通過させる向きに設置されている。一方で、連通部532の近傍に配置された逆止弁56は、上方から下方に向けて作動流体9を通過させる向きに設置されている。
The
これにより、連通部531は、作動流体9が受熱部51から放熱部52に移動するときに使用される高温流体流路を形成する。一方で、連通部532は、作動流体9が放熱部52から受熱部51に移動するときに使用される低温流体流路を形成する。
Thereby, the
このように、第2の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置5においては、連通部53により、高温流体流路(連通部531により形成される流路)と低温流体流路(連通部532により形成される流路)とが別々の流路として形成されている。これにより、1つの連通部53において、上方に移動する作動流体9と下方に移動する作動流体9の衝突が回避されるため、第1の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置4に比べて、作動流体9の動きがさらに安定する。
Thus, in the solar power generation
<3. 第3の実施の形態>
図7は、第3の実施の形態における太陽光発電装置12を示す図である。図7において、太陽光発電装置12は、図示しない台座等によって、地面や屋根等に設置されている状態(発電可能な状態)を示しているものとする。すなわち、図7では、太陽光発電装置12の各構成について、動作時の姿勢を示している。また、図8は、第3の実施の形態における太陽光発電装置12を基材3の下面31側から見た図である。
<3. Third Embodiment>
FIG. 7 is a diagram illustrating a solar
第3の実施の形態における太陽光発電装置12は、太陽光発電パネル用冷却装置4の代わりに、太陽光発電パネル用冷却装置6を備えている点が、第1の実施の形態における太陽光発電装置10と異なっている。以下の説明では、本実施の形態における太陽光発電装置12について、太陽光発電装置10と同様の構成については、同符号を付し、適宜説明を省略する。
The solar
太陽光発電パネル用冷却装置6は、第1の実施の形態におけるヒートパイプ40と同様のヒートパイプ60から構成されている。すなわち、ヒートパイプ60も、熱伝導性に優れた素材(例えば、アルミニウムや銅など)から構成された円管状の部材である。ただし、第3の実施の形態におけるヒートパイプ60のYZ平面視における配管形状(図7において二点鎖線で示す巻き形状92)は、略矩形である。
The solar
また、ヒートパイプ60は、基材3の下面31に取り付けられることにより、第1の実施の形態における受熱部41、放熱部42および連通部43にそれぞれ相当する、受熱部61、放熱部62および連通部63が形成されている。言い換えれば、太陽光発電パネル用冷却装置5は、受熱部61、放熱部62および連通部63を備えている。
In addition, the
より詳細には、ヒートパイプ60の巻き形状92により形成される略矩形のうちの長辺の一方に相当する部分が基材3の下面31に取り付けられることにより、基材3(光電変換素子2)からの熱を受熱する受熱部61を構成している。
More specifically, a portion corresponding to one of the long sides of the substantially rectangular shape formed by the winding
また、ヒートパイプ60の巻き形状92により形成される略矩形のうちの長辺の他方に相当する部分が大気中に開放されており、熱を放熱する放熱部62を構成している。
Further, a portion corresponding to the other of the long sides of the substantially rectangular shape formed by the winding
また、ヒートパイプ60の巻き形状92により形成される略矩形のうちの短辺の一方(上方に配置される方)に相当する部分が、受熱部61と放熱部62とを接続しており、連通部63(連通部631)を構成している。
In addition, a portion corresponding to one of the short sides (the one disposed above) of the substantially rectangular shape formed by the winding
さらに、ヒートパイプ60の巻き形状92を形成する略矩形のうちの短辺の他方(下方に配置される方)に相当する部分も、受熱部61と放熱部62とを接続しており、連通部63(連通部632)を構成する。
Further, the portion corresponding to the other of the short sides (the one disposed below) of the substantially rectangular shape forming the winding
図7および図8に示すように、第3の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置6では、ヒートパイプ60(受熱部61、放熱部62、および、連通部63)によって、作動流体9の螺旋状に巻かれた流路が形成される。言い換えれば、第3の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置6では、ヒートパイプ60の一部が、螺旋状(コイル状)に巻かれることにより、作動流体9の螺旋状の流路が形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the solar power
図9は、第3の実施の形態におけるヒートパイプ60を示す概略図である。ヒートパイプ60においても、円管状の受熱部61により第1室64が形成されるとともに、円管状の放熱部62により第2室65が形成される。
FIG. 9 is a schematic view showing a
連通部631は、作動流体9が受熱部61の第1室64内を上方向に移動することにより、受熱部61に存在する作動流体9が放熱部62に移動するように配置される。受熱部61が受熱することにより加熱された第1室64内の作動流体9は、比重が軽くなり、上方向への流れを形成する。この流れにより上方向へ移動した作動流体9は、連通部631を通過して、スムーズに放熱部62に移動する。
The communicating
また、連通部632は、作動流体9が放熱部62の第2室65内を下方向に移動することにより、放熱部62に存在する作動流体9が受熱部61に移動するように配置される。放熱部62が放熱することにより冷却された第2室65内の作動流体9は、比重が重くなり、重力の作用によって下方向への流れを形成する。この流れにより下方向へ移動した作動流体9は、連通部632を通過して、スムーズに受熱部61に移動する。
The
このように、太陽光発電パネル用冷却装置6においても、受熱部61において加熱された作動流体9が、受熱部61の第1室64内を上方向に移動することにより、放熱部62に向けて移動する。また、放熱部62において冷却された作動流体9は、放熱部62の第2室65内を下方向に移動することにより、受熱部61に向けて移動する。すなわち、本実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置6においても、上記実施の形態と同様に、受熱および放熱によって生じる作動流体9の対流方向に従うように当該作動流体9を熱輸送に適した位置に導くことができる。
As described above, also in the solar power
また、連通部631は、すでに説明したように、作動流体9が受熱部61から放熱部62に移動するときに使用される高温流体流路を形成する。一方で、連通部632は、作動流体9が放熱部62から受熱部61に移動するときに使用される低温流体流路を形成する。
Moreover, the
このように、第3の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置6においても、連通部63により、高温流体流路(連通部631により形成される流路)と低温流体流路(連通部632により形成される流路)とが別々の流路として形成される。したがって、第2の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置5と同様に、各連通部63において、放熱部62に向けて移動する作動流体9と受熱部61に向けて移動する作動流体9の衝突が回避されるため、作動流体9の動きが安定する。
Thus, also in the solar power generation
また、第3の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置6は、ヒートパイプ60内に逆止弁を設けなくても、高温流体流路と低温流体流路とを別々の流路として形成することができる。ただし、第2の実施の形態と同様に、ヒートパイプ60内に逆止弁56に相当する構成を設けてもよい。
Moreover, the solar power generation
さらに、第3の実施の形態におけるヒートパイプ60は、第1および第2の実施の形態におけるヒートパイプ40,50と異なり、太陽光発電パネル(基材3)からはみ出る(突き出る)部分のないように配置されている。より詳細には、太陽光発電パネル用冷却装置6の最も高い位置に配置されている部分が、基材3の最も高い位置に配置されている部分よりも低くなるように構成されている。これにより、太陽光発電装置12の小型化が実現される。
Furthermore, unlike the
<4. 第4の実施の形態>
図10は、第4の実施の形態における太陽光発電装置13を示す図である。図10において、太陽光発電装置13は、図示しない台座等によって、地面や屋根等に設置されている状態(発電可能な状態)を示しているものとする。すなわち、図10では、太陽光発電装置13の各構成について、動作時の姿勢を示している。
<4. Fourth Embodiment>
FIG. 10 is a diagram illustrating a solar
第4の実施の形態における太陽光発電装置13は、太陽光発電パネル用冷却装置4の代わりに、太陽光発電パネル用冷却装置7を備えている点が、第1の実施の形態における太陽光発電装置10と異なっている。以下の説明では、本実施の形態における太陽光発電装置13について、太陽光発電装置10と同様の構成については、同符号を付し、適宜説明を省略する。
The solar
太陽光発電パネル用冷却装置7は、第1の実施の形態におけるヒートパイプ40と同様のヒートパイプ70から構成されている。すなわち、ヒートパイプ70も、熱伝導性に優れた素材(例えば、アルミニウムや銅など)から構成された円管状の部材である。ただし、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70のYZ平面視における配管形状(図10において二点鎖線で示す巻き形状93)は、略三角形である。
The solar
また、ヒートパイプ70は、基材3の下面31に取り付けられることにより、第1の実施の形態における受熱部41、放熱部42および連通部43にそれぞれ相当する、受熱部71、放熱部72および連通部73が形成されている。言い換えれば、太陽光発電パネル用冷却装置7は、受熱部71、放熱部72および連通部73を備えている。
In addition, the
図11は、第4の実施の形態における太陽光発電装置13を基材3の下面31側から見た図である。
FIG. 11 is a view of the solar
図10および図11に示すように、第4の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置7では、ヒートパイプ70(受熱部71、放熱部72、および、連通部73)によって、作動流体9の螺旋状に巻かれた流路が形成される。言い換えれば、第4の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置7では、ヒートパイプ70の一部が、螺旋状(コイル状)に巻かれることにより、作動流体9の螺旋状の流路が形成されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the solar power
第3の実施の形態におけるヒートパイプ60は、巻き形状92が略矩形であったが、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70は、図10に示すように、巻き形状93が略三角形となっている。
In the
図12は、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70を示す概略図である。ヒートパイプ70においても、円管状の受熱部71により第1室74が形成されるとともに、円管状の放熱部72により第2室75が形成されている。
FIG. 12 is a schematic view showing a
すなわち、ヒートパイプ70の巻き形状93により形成される略三角形のうちの一辺に相当する部分が基材3の下面31に取り付けられることにより、基材3(光電変換素子2)からの熱を受熱する受熱部71を構成している。そして、円管状の受熱部71は、第1室74を形成している。
That is, a portion corresponding to one side of the substantially triangular shape formed by the winding
また、ヒートパイプ70の巻き形状93により形成される略三角形のうちの他の一辺に相当する部分が大気中に開放されており、熱を放熱する放熱部72を構成している。特に、第4の実施の形態における放熱部72は、略垂直方向(Z軸に平行な方向)に延びるように配置されている。そして、円管状の放熱部72は、第2室75を形成している。
Further, a portion corresponding to the other side of the substantially triangular shape formed by the winding
また、ヒートパイプ70の巻き形状93により形成される略三角形のうちのさらに他の一辺(受熱部71および放熱部72に相当する一辺以外の辺)に相当する部分が、受熱部71と放熱部72と接続しており、連通部73(連通部732)を構成している。
Further, a portion corresponding to another side (a side other than one side corresponding to the
さらに、ヒートパイプ70の巻き形状93により形成される略三角形の頂角うち最も高い位置に配置される頂角が、受熱部71と放熱部72とを接続しており、連通部73(連通部731)を構成している。
Furthermore, the apex angle arranged at the highest position among the apex angles of the substantially triangular shape formed by the winding
連通部731は、作動流体9が受熱部71の第1室74内を上方向に移動することにより、受熱部71に存在する作動流体9が放熱部72に移動するように配置される。受熱部71が受熱することにより加熱された第1室74内の作動流体9は、比重が軽くなり、上方向への流れを形成する。この流れにより上方向へ移動した作動流体9は、連通部731を通過して、スムーズに放熱部72に移動する。
The
また、連通部732は、作動流体9が放熱部72の第2室75内を下方向に移動することにより、放熱部72に存在する作動流体9が受熱部71に移動するように配置される。放熱部72が放熱することにより冷却された第2室75内の作動流体9は、比重が重くなり、重力の作用により下方向への流れを形成する。この流れにより下方向へ移動した作動流体9は、連通部732を通過して、スムーズに受熱部71に移動する。
The
このように、太陽光発電パネル用冷却装置7においても、受熱部71において加熱された作動流体9が、受熱部71の第1室74内を上方向に移動することにより、放熱部72に向けて移動する。また、放熱部72において冷却された作動流体9が、放熱部72の第2室75内を下方向に移動することにより、受熱部71に向けて移動する。すなわち、上記実施の形態と同様に、受熱および放熱によって生じる作動流体9の対流方向に従うように当該作動流体9を熱輸送に適した位置に導くことができる。
As described above, also in the solar power
特に、連通部732は、略垂直方向(Z軸に平行な方向)に延びるように配置されているため、比重が増した作動流体9がスムーズに受熱部71に向けて移動することが可能である。
In particular, since the
また、連通部731は、作動流体9が受熱部71から放熱部72に移動するときに使用される高温流体流路を形成する。一方で、連通部732は、作動流体9が放熱部72から受熱部71に移動するときに使用される低温流体流路を形成する。
The
このように、第4の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置7においても、連通部73により、高温流体流路(連通部731により形成される流路)と低温流体流路(連通部732により形成される流路)とが別々の流路として形成されている。したがって、第2の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置5および第3の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置6と同様に、各連通部73において、放熱部72に向けて移動する作動流体9と受熱部71に向けて移動する作動流体9の衝突が回避されるため、作動流体9の動きが安定する。
Thus, also in the solar power generation
また、第4の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置7は、ヒートパイプ70内に逆止弁を設けなくても、高温流体流路と低温流体流路とを別々の流路として形成することができる。ただし、第2の実施の形態と同様に、ヒートパイプ70内に逆止弁56に相当する構成を設けてもよい。
Further, the solar power
また、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70は、第3の実施の形態におけるヒートパイプ60と同様に、太陽光発電パネル(基材3)から、高さ方向にはみ出る(突き出る)部分のないように配置されている。より詳細には、太陽光発電パネル用冷却装置7の最も高い位置に配置されている部分が、基材3の最も高い位置に配置されている部分よりも低くなるように構成されている。これにより、太陽光発電装置13の小型化が実現される。
Further, the
また、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70は、太陽光発電パネル(基材3)から、(+Y)方向に、はみ出る(突き出る)部分のないように配置されている。より詳細には、太陽光発電パネル用冷却装置7の最も(+Y)方向に配置されている部分が、基材3の最も(+Y)方向に配置されている部分よりも(−Y)方向に配置されるように構成されている。これにより、太陽光発電装置13をより小型化することができる。
In addition, the
また、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70の巻き形状93は、最も下方に配置される頂角が鋭角となっている。これにより、光電変換素子2の最も下方に配置される部分よりも下方に配置されるヒートパイプ70の部分(図10において範囲dで示される範囲に配置される部分)が第3の実施の形態におけるヒートパイプ60よりも減る。すなわち、加熱される部分よりも下方に配置される部分を減らすことができるため、作動流体9の滞留量を抑制することができる。
Further, in the winding
さらに、第4の実施の形態における連通部732は、受熱部71に近づくにつれてZ軸方向の位置が低くなるように配置されている。言い換えれば、連通部732は、放熱部72側が高く、受熱部71側が低くなるように、水平面(XY平面)に対して傾いた姿勢で配置される。これにより、放熱により比重が増した作動流体9が、スムーズに受熱部71に移動する。
Furthermore, the
<5. 第5の実施の形態>
図13は、第5の実施の形態における太陽光発電装置14を示す図である。図13において、太陽光発電装置14は、図示しない台座等によって、地面や屋根等に設置されている状態(発電可能な状態)を示しているものとする。すなわち、図13では、太陽光発電装置14の各構成について、動作時の姿勢を示している。
<5. Fifth embodiment>
FIG. 13 is a diagram illustrating a solar
第5の実施の形態における太陽光発電装置14は、太陽光発電パネル用冷却装置7の代わりに、太陽光発電パネル用冷却装置8を備えている点が、第4の実施の形態における太陽光発電装置13と異なっている。以下の説明では、本実施の形態における太陽光発電装置14について、太陽光発電装置13と同様の構成については、同符号を付し、適宜説明を省略する。
The solar
太陽光発電パネル用冷却装置8は、第4の実施の形態におけるヒートパイプ70と同様のヒートパイプ80から構成されている。すなわち、ヒートパイプ80も、熱伝導性に優れた素材(例えば、アルミニウムや銅など)から構成された円管状の部材である。また、第5の実施の形態におけるヒートパイプ80のYZ平面視における配管形状(図13において二点鎖線で示す巻き形状94)は、第4の実施の形態と同様に、略三角形である。
The solar
また、ヒートパイプ80は、基材3の下面31に取り付けられることにより、第4の実施の形態における受熱部71、放熱部72および連通部73にそれぞれ相当する、受熱部81、放熱部82および連通部83が形成されている。言い換えれば、太陽光発電パネル用冷却装置8は、受熱部81、放熱部82および連通部83を備えている。
In addition, the
図14は、第5の実施の形態における太陽光発電装置14を基材3の下面31側から見た図である。
FIG. 14 is a view of the solar
図13および図14に示すように、第5の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置8では、ヒートパイプ80(受熱部81、放熱部82、および、連通部83)によって、作動流体9の螺旋状に巻かれた流路が形成される。言い換えれば、第5の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置8では、ヒートパイプ80の一部が、螺旋状(コイル状)に巻かれることにより、作動流体9の螺旋状の流路が形成されている。
As shown in FIGS. 13 and 14, in the solar power generation
第5の実施の形態におけるヒートパイプ80は、図13に示すように、巻き形状94が略三角形となっている。
In the
第4の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置7では、巻き形状93のうちの最も下方に配置される頂角を形成する部分において、当該螺旋状に巻かれた流路が太陽光発電パネル(基材3)から離間する方向に曲がっていた。しかし、第5の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置8では、螺旋状に巻かれた流路の巻き形状94において、最も下方に配置される頂角を形成する部分において、当該螺旋状に巻かれた流路が太陽光発電パネルに沿う方向に曲がる。
In the solar
図15は、第5の実施の形態におけるヒートパイプ80を示す概略図である。ヒートパイプ80においても、円管状の受熱部81により第1室84が形成されるとともに、円管状の放熱部82により第2室85が形成されている。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a
すなわち、ヒートパイプ80の巻き形状94により形成される略三角形のうちの一辺に相当する部分が基材3の下面31に取り付けられることにより、基材3(光電変換素子2)からの熱を受熱する受熱部81を構成している。そして、円管状の受熱部81は、第1室84を形成している。
That is, a portion corresponding to one side of the substantially triangular shape formed by the winding
また、ヒートパイプ80の巻き形状94により形成される略三角形のうちの他の一辺に相当する部分が大気中に開放されており、熱を放熱する放熱部82を構成している。また、第5の実施の形態における放熱部82は、第4の実施の形態における放熱部72と同様に、略垂直方向(Z軸に平行な方向)に延びるように配置されている。そして、円管状の放熱部82は、第2室85を形成している。
Further, a portion corresponding to the other side of the substantially triangular shape formed by the winding
また、ヒートパイプ80の巻き形状94により形成される略三角形のうちのさらに他の一辺(受熱部81および放熱部82に相当する一辺以外の辺)に相当する部分が、受熱部81と放熱部82と接続しており、連通部83(連通部832)を構成している。
Further, a portion corresponding to another side (a side other than one side corresponding to the
さらに、ヒートパイプ80の巻き形状94により形成される略三角形の頂角うち最も高い位置に配置される頂角が、受熱部81と放熱部82とを接続しており、連通部83(連通部831)を構成している。
Furthermore, the apex angle arranged at the highest position among the apex angles of the substantially triangular shape formed by the winding
連通部831は、作動流体9が受熱部81の第1室84内を上方向に移動することにより、受熱部81に存在する作動流体9が放熱部82に移動するように配置される。受熱部81が受熱することにより加熱された第1室84内の作動流体9は、比重が軽くなり、上方向への流れを形成する。この流れにより上方向へ移動した作動流体9は、連通部831を通過して、スムーズに放熱部82に移動する。
The communicating
また、連通部832は、作動流体9が放熱部82の第2室85内を下方向に移動することにより、放熱部82に存在する作動流体9が受熱部81に移動するように配置される。放熱部82が放熱することにより冷却された第2室85内の作動流体9は、比重が重くなり、重力の作用により下方向への流れを形成する。この流れにより下方向へ移動した作動流体9は、連通部832を通過して、スムーズに受熱部81に移動する。
Further, the
このように、本実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置8においても、第4の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置7と同様の効果を得ることができる。
Thus, also in the solar power generation
さらに、第5の実施の形態における太陽光発電パネル用冷却装置8では、螺旋状に巻かれた流路の巻き形状94において、最も下方に配置される頂角を形成する部分において、当該螺旋状に巻かれた流路が太陽光発電パネル(基材3)に沿う方向に曲がる。したがって、光電変換素子2の最も下方に配置される部分よりも下方に配置されるヒートパイプ70の部分(図10において範囲dで示される範囲に配置される部分)が大幅に減少する。すなわち、加熱される部分よりも下方に配置される部分を減らすことができるため、作動流体9の滞留量をさらに抑制することができる。
Furthermore, in the solar power generation
<6. 変形例>
以上、本発明の好適な実施の形態について説明してきたが、上記好適な実施の形態は本質的に例示であって、本発明は上記好適な実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
<6. Modification>
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the above-described preferred embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the above-described preferred embodiments. Deformation is possible.
例えば、ヒートパイプ40,50,60,70の形状は、上記実施の形態に示した形状に限定されるものではない。例えば、円管ではなく、角管であってもよい。
For example, the shape of the
また、ヒートパイプ40,50,60,70の循環形状(配管形状)は、1つの直管を適宜折り曲げることにより作成してもよいし、部分的な部品を複数制作した後にこれらを互いに連通するように溶接等により接続して作成してもよい。
Further, the circulation shape (piping shape) of the
また、ヒートパイプ40,50,60,70に、適宜、放熱用のフィンを設けて、放熱効果を向上させてもよい。
Further, the
また、光電変換素子2は、基材3の上面30に複数の板状の構造体として固定されていてもよい。その場合は、各構造体のそれぞれに対応させて、太陽光発電パネル用冷却装置4,5,6,7を設ければよい。
Moreover, the
また、第4および第5の実施の形態では、ヒートパイプ70,80の巻き形状93,94がいずれも略三角形の例について説明した。しかし、ヒートパイプの巻き形状において、最も下方に配置される頂角を鋭角とするためには、当該巻き形状が菱形や平行四辺形、あるいは、台形等であっても実現可能である。すなわち、巻き形状は、略三角形の構造に限定されるものではない。
In the fourth and fifth embodiments, the example in which the winding
10,11,12,13,14 太陽光発電装置
2 光電変換素子
3 基材
30 上面
31 下面
4,5,6,7,8 太陽光発電パネル用冷却装置
40,50,60,70,80 ヒートパイプ
41,51,61,71 受熱部
42,52,62,72 放熱部
43,53,531,532,63,631,632,73,731,732,83,831,832 連通部
44,54,64,74,84 第1室
45,55,65,75,85 第2室
56 逆止弁
9 作動流体
90 受熱領域
91 放熱領域
92,93,94 巻き形状
10, 11, 12, 13, 14 Photovoltaic
Claims (11)
第2室を形成する放熱部と、
前記第1室と前記第2室とを連通する連通部と、
を備え、
前記受熱部、前記放熱部および前記連通部には作動流体が封入されており、
前記受熱部が太陽光発電パネルに対して熱伝導可能な状態で取り付けられるとともに、
前記受熱部が前記太陽光発電パネルに取り付けられ、かつ、前記太陽光発電パネルが発電可能に設置された状態において、前記連通部は、前記作動流体が前記第1室内を上方向に移動することにより前記受熱部に存在する作動流体が前記放熱部に移動するように配置され、かつ、前記作動流体が前記第2室内を下方向に移動することにより前記放熱部に存在する作動流体が前記受熱部に移動するように配置される太陽光発電パネル用冷却装置。 A heat receiving part forming a first chamber;
A heat dissipating part forming a second chamber;
A communication portion for communicating the first chamber and the second chamber;
With
Working fluid is sealed in the heat receiving portion, the heat radiating portion, and the communication portion,
The heat receiving part is attached in a state capable of conducting heat with respect to the photovoltaic power generation panel,
In the state where the heat receiving portion is attached to the photovoltaic power generation panel and the photovoltaic power generation panel is installed so as to be capable of generating power, the communication portion moves the working fluid upward in the first chamber. The working fluid present in the heat receiving portion is arranged to move to the heat radiating portion, and the working fluid present in the heat radiating portion is moved to the heat receiving portion by moving the working fluid downward in the second chamber. The cooling device for photovoltaic power generation panels arranged to move to the section.
前記連通部は、
前記作動流体が前記受熱部から前記放熱部に移動するときに使用される高温流体流路と、前記作動流体が前記放熱部から前記受熱部に移動するときに使用される低温流体流路とを別々に形成する太陽光発電パネル用冷却装置。 A solar panel cooling device according to claim 1,
The communication part is
A high-temperature fluid flow path used when the working fluid moves from the heat receiving section to the heat radiating section, and a low-temperature fluid flow path used when the working fluid moves from the heat radiating section to the heat receiving section. Cooling device for photovoltaic power generation panel formed separately.
前記連通部は、作動流体の移動方向を規定する逆止弁を備える太陽光発電パネル用冷却装置。 A solar panel cooling device according to claim 2,
The communication unit is a solar power panel cooling device including a check valve that defines a moving direction of the working fluid.
前記受熱部が前記太陽光発電パネルに取り付けられた状態において、前記放熱部は前記受熱部の上方に配置される太陽光発電パネル用冷却装置。 It is the cooling device for photovoltaic power generation panels in any one of Claims 1 thru | or 3, Comprising:
In the state where the heat receiving unit is attached to the solar power generation panel, the heat radiation unit is a solar panel cooling device disposed above the heat receiving unit.
前記受熱部、前記放熱部、および、前記連通部によって、前記作動流体の板状の流路が形成される太陽光発電パネル用冷却装置。 It is a cooling device for photovoltaic power generation panels according to claim 4,
A solar power panel cooling device in which a plate-like flow path for the working fluid is formed by the heat receiving portion, the heat radiating portion, and the communication portion.
前記受熱部、前記放熱部、および、前記連通部によって、前記作動流体の螺旋状に巻かれた流路が形成される太陽光発電パネル用冷却装置。 It is a cooling device for photovoltaic power generation panels according to claim 2 or 3,
A solar panel cooling device in which a spirally wound flow path of the working fluid is formed by the heat receiving portion, the heat radiating portion, and the communication portion.
前記螺旋状に巻かれた流路の巻き形状において、最も下方に配置される頂角が鋭角である太陽光発電パネル用冷却装置。 It is a cooling device for photovoltaic power generation panels according to claim 6,
The solar power generation panel cooling device in which the apex angle arranged at the lowest position is an acute angle in the spiral shape of the flow path wound in the spiral shape.
前記螺旋状に巻かれた流路の巻き形状において、最も下方に配置される頂角を形成する部分において、前記螺旋状に巻かれた流路が前記太陽光発電パネルに沿う方向に曲がる太陽光発電パネル用冷却装置。 The solar power panel cooling device according to claim 6 or 7,
Sunlight in which the spirally wound flow path bends in a direction along the photovoltaic power generation panel at a portion forming the apex angle arranged at the lowest position in the spirally wound flow path. Cooling device for power generation panel.
前記螺旋状に巻かれた流路の巻き形状が略三角形である太陽光発電パネル用冷却装置。 A solar panel cooling device according to any one of claims 6 to 8,
A cooling device for a photovoltaic power generation panel, wherein the spirally wound flow path has a substantially triangular shape.
前記受熱部が前記太陽光発電パネルに取り付けられ、かつ、前記太陽光発電パネルが発電可能に設置された状態において、前記放熱部は、略垂直方向に延びるように配置される太陽光発電パネル用冷却装置。 A solar panel cooling device according to any one of claims 6 to 9,
In the state where the heat receiving portion is attached to the photovoltaic power generation panel and the photovoltaic power generation panel is installed so as to be able to generate power, the heat dissipation portion is disposed so as to extend in a substantially vertical direction. Cooling system.
前記光電変換素子を固定する基材と、
前記基材に固定される太陽光発電パネル用冷却装置と、
を備え、
前記太陽光発電パネル用冷却装置は、
第1室を形成する受熱部と、
第2室を形成する放熱部と、
前記第1室と前記第2室とを連通する連通部と、
を備え、
前記受熱部、前記放熱部および前記連通部には作動流体が封入されており、
前記光電変換素子が発電可能に設置された状態において、前記連通部は、前記作動流体が前記第1室内を上方向に移動することにより前記受熱部に存在する作動流体が前記放熱部に移動するように配置され、かつ、前記作動流体が前記第2室内を下方向に移動することにより前記放熱部に存在する作動流体が前記受熱部に移動するように配置される太陽光発電装置。 A photoelectric conversion element that converts sunlight into electricity;
A base material for fixing the photoelectric conversion element;
A solar panel cooling device fixed to the substrate;
With
The solar panel cooling device is
A heat receiving part forming a first chamber;
A heat dissipating part forming a second chamber;
A communication portion for communicating the first chamber and the second chamber;
With
Working fluid is sealed in the heat receiving portion, the heat radiating portion, and the communication portion,
In the state where the photoelectric conversion element is installed so as to be able to generate power, the communication part moves the working fluid present in the heat receiving part to the heat radiating part by moving the working fluid upward in the first chamber. The photovoltaic power generator is arranged so that the working fluid existing in the heat radiating portion moves to the heat receiving portion when the working fluid moves downward in the second chamber.
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