JP5011330B2 - 集光型発電システムの冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、光を電力に変換する光発電素子に太陽光を集めて発電を行う集光型発電システムを冷却するための装置に関するものである。

光に感応して起電力を発生する素子を使用した太陽光発電システムが従来、開発されている。従来の太陽光発電システムは、光発電素子を平板状に配列して発電パネルモジュールを構成し、その発電パネルモジュールを太陽に向けて多数枚配列して構成されている。したがって、この種の発電システムでは、太陽光を受ける面の全体に発電パネルモジュールを敷き詰めることになる。

また、太陽光を利用して発電する場合、太陽光には熱線が含まれているから、太陽電池などの発電素子が加熱されてその温度が上昇する課題がある。そこで例えば特許文献１に記載されている発明では、断熱容器の内部を、アモルファス太陽電池を備えた放射体によって上下の二室に区画するとともに、その放射体に放熱する熱交換手段が設けられた下室を開閉する手段を設け、その放射体を利用して放射冷却を生じさせることにより太陽電池を冷却するように構成している。なお、特許文献２には、放射冷却を行うように構成された放射冷却器が記載されている。

特開昭６１−１３４５５３号公報 特開昭５８−８３１６８号公報

上述した従来の発電パネルモジュールを多数敷き詰めて発電を行うシステムでは、目標とする電力を得るために多数の発電パネルモジュールを必要とする。すなわち、一つの発電パネルモジュールで得られる電力が少ないので、必要とする発電パネルモジュールの数が大きくなり、コストを嵩む問題がある。

また、特許文献１や特許文献２に記載されているように、放射によって熱を外部に排出し、これにより太陽電池などを冷却することが可能であるが、発電のための受光面と放射冷却を行う放射面とは共に天空に向けて配置する必要があるで、これらの面が天空に対する向きとして互いに干渉することになり、発電整備のコンパクト化や冷却効率などの点で未だ解決するべき技術的課題があるのが実情である。

この発明は上記の技術的背景のもとになされたものであり、発電効率を低下させることなく、また発電設備を大型化することなく、発電素子の冷却を効果的に行うことのできる集光型発電システムの冷却装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、太陽光を電力に変換する光発電部に、集光パネルによって太陽光を集中させることにより電力を得る集光型発電システムの冷却装置において、前記集光パネルによって太陽光に対し遮蔽される位置に配置される蓄冷部と、天空に向けて熱放射するようにその蓄冷部に設けられた放射面と、その蓄冷部と前記光発電部との間で熱輸送媒体を循環流動させて前記光発電部を冷却する冷却用循環路と、前記集光パネルと前記蓄冷部との少なくともいずれか一方を、前記放射面が天空に対して前記集光パネルによって遮蔽されない位置に相対的に移動させる退避機構とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記集光パネルは、太陽光を前記光発電部に向けて集中させる反射面を有する反射パネルを含み、前記蓄冷部は、前記反射パネルにおける反射面とは反対側に前記反射パネルと一体化して設けられ、前記放射面は、前記蓄冷部のうち前記反射パネルとは反対側の面に形成され、前記退避機構は、前記一体化されている反射パネルと蓄冷部とを、前記反射面が太陽を向く位置と前記放射面が夜間に天空を向く位置とに移動させる機構を含むことを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記反射パネルと前記蓄冷部との間の断熱層を更に備えていることを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記断熱層は、空気層もしくは真空層を含むことを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記集光パネルは、太陽光を前記光発電部に向けて集中させる反射面を有する反射パネルを含み、前記蓄冷部は、前記反射パネルにおける反射面とは反対側に前記反射パネルに対して相対移動可能に設けられ、前記放射面は、前記蓄冷部が前記反射パネルによって太陽に対して遮蔽されている状態で天空を向く面に形成され、前記退避機構は、前記反射パネルを、前記蓄冷部を夜間の天空に対して遮蔽しない状態に移動させる機構を含むことを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記反射パネルは、水平軸線を中心に回転する複数の分割パネルによって構成され、前記退避機構は、前記各分割パネルが鉛直方向を向くように各分割パネルを回転させて前記放射面の天空に対する前記反射パネルによる遮蔽を解除する機構を含むことを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記蓄冷部は、前記集光パネルが太陽光を遮蔽している領域内に収まる幅と、その領域より拡がって少なくとも一部が夜間の天空に向く幅とに変化するように構成され、前記退避機構は、前記蓄冷部の幅を昼間は狭くし、夜間は拡張させる機構を含むことを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの発明において、前記蓄冷部は、状態変化による潜熱として冷熱を蓄える潜熱蓄冷材を備えていることを特徴とする集光型発電システムの冷却装置である。

この発明によれば、太陽光が集光パネルによって光発電部に集中させられ、光エネルギが電気エネルギに変換させられて電力を得ることができる。その場合、太陽光が集中することにより、光発電部に熱が与えられるが、その光発電部には、蓄冷部との間で熱輸送媒体が循環させられているので、光発電部から蓄冷部に熱が運ばれて光発電部が冷却され、その結果、光発電部の温度が上昇することなく発電効率を良好な状態に維持することができる。光発電部をこのようにして冷却することにより蓄冷部に熱が次第に蓄えられるが、夜間には、蓄冷部がその放射面を天空に向けるように、集光パネルに対して相対的に移動させられる。したがって、夜間に、蓄冷部からの熱放射が生じて蓄冷部が放射冷却される。こうして蓄冷された蓄冷部によって、次の光発電の際に光発電部が冷却され、その発電効率が良好な状態に維持される。この発明によれば、このように、光発電部を冷却してその効率を良好な状態に維持できることに加えて、その光発電部を冷却する蓄冷のために特にエネルギを消費しないので、発電システム全体としての発電効率を向上させることができる。

特に請求項２の発明のように、反射パネルと蓄冷部とを一体化すれば、全体としての構成を簡素化することができるうえに、放射冷却のための制御が容易になる。

また、その場合、請求項３あるいは請求項４の発明のように、断熱層を設けることにより、熱効率を向上させることができる。

さらに、請求項５ないし７の発明によれば、反射パネルによって蓄冷部を太陽光から遮蔽できるので、発電中に蓄冷部が加熱されてしまうことを防止できるとともに、夜間には、蓄冷部からの熱放射を促進させて蓄冷を効率良く行うことができる。

そして、請求項８の発明によれば、単位容積当たりの蓄冷量を多くすることができるので、蓄冷部をコンパクト化することができる。

この発明の一例を示す模式的な側面図であって、発電している状態を示す側面図である。 その反射パネルおよび蓄冷部の一部を示す模式的な断面図である。 放射面を天空に向けた状態を示す模式的な側面図である。 この発明の他の例を模式的に示す側面図であって、発電している状態を示す側面図である。 その反射パネルを放射面の上方位置から退避させた状態を模式的に示す側面図である。 この発明の更に他の例を模式的に示す側面図であって、反射パネルを放射面の上方位置から退避させた状態を模式的に示す側面図である。 この発明のまた更に他の例を模式的に示す側面図であって、放射面を天空に向けて露出させた状態を模式的に示す側面図である。 この発明の更にまた他の例を模式的に示す側面図であって、放射面を天空に向けて露出させた状態を模式的に示す側面図である。 柔軟材によって容器を形成した蓄冷部を円筒状に巻いて反射パネルの下側に収納した状態を模式的に示す側面図である。 その容器を平板状に展開した状態を模式的に示す側面図である。 蓄冷部の容器およびこれと一体の水ジャケットを柔軟材によって形成し、これを反射パネルの下側に収納した状態を模式的に示す側面図である。 その容器および水ジャケットを平板状に展開した状態を模式的に示す側面図である。

以下、この発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。この発明の発電システムは、太陽光を電力に変換するように構成されており、特に光を電力に変換する光発電部に太陽光を集中させて、効率良く発電するように構成されている。その光発電部は、アモルファス型太陽電池など従来知られている光電変換素子によって構成すればよい。また、その光発電部に対する集光は、反射によって行ってもよく、あるいは屈折によって行ってもよい。前者の反射によって集光するための反射パネルは、多数の平面鏡であってもよく、あるいはパラボラ型反射鏡あるいは円筒状の反射鏡のいずれであってもよい。後者の屈折によって集光する場合には、例えばフレネルレンズなどのレンズを用いればよい。

図１に示す例は、断面形状がパラボラ型をなす反射パネル１１によって光発電部１２に集光するように構成した例であり、その反射パネル１１の焦点の位置に光発電部１２が配置されている。これら反射パネル１１と光発電部１２との相対位置は固定されていることが好ましく、反射パネル１１を支えているフレーム（図示せず）によって光発電部１２を支えるように構成されている。

反射パネル１１は太陽に対して正対するように配置されており、したがって太陽の移動に追従するように図示しない追尾装置（あるいはヘリオスタット）によって設置角度が調整されるようになっている。その反射パネル１１の背面側、すなわち光発電部１２を向く面とは反対側に蓄冷部１３が設けられている。この蓄冷部１３は、蓄冷材１４を容器１５の内部に封入し、その蓄冷材１４の温度を低下させた状態に維持することにより、冷却のためのいわゆる冷熱を蓄えるためのものである。

その容器１５は、前述した反射パネル１１のいわゆる背面の全体に沿う薄い容器であって、反射パネル１１と一体化されている。言い換えれば、断面がパラボラ型に湾曲した薄い容器１５の一方の面に反射パネル１１が設けられている。その容器１５の内部に封入されている蓄冷材１４と反射パネル１１との間に、断熱層１６が設けられている。この断熱層１６は、空気を充填した空気層、あるいは内部を真空にした真空部あるいは適宜の断熱材からなるものであり、反射パネル１１の熱が蓄冷材１４に伝達することを防止するためである。したがって、蓄冷部１３は反射パネル１１の背面側に一体に設けられているから、反射パネル１１を太陽に向けた状態では、蓄冷部１３が反射パネル１１によって太陽光から遮蔽されるように構成されている。

さらに、蓄冷部１３の表面のうち前記反射パネル１１とは反対側の面は、黒塗りするなどのことによって、放射率の大きい放射面１７となっている。蓄冷材１４を放射冷却するためである。

光発電部１２は、太陽光が集中してその温度が上昇することを防止するために冷却可能な構造になっている。具体的には、光発電部１２の受光部は、前述した反射パネル１１を向く箇所に形成されており、その受光部とは反対側の箇所、すなわち反射パネル１１とは反対側に冷却用ジャケット１８が設けられている。そして、この冷却用ジャケット１８と前記蓄冷部１３とが、循環管路１９によって連通され、その循環管路１９の途中にポンプ２０が設けられている。その循環管路１９には、水などの熱輸送媒体が充填されており、ポンプ２０を駆動してその熱輸送媒体を蓄冷部１３と冷却用ジャケット１８との間で循環させることにより、光発電部１２の熱を蓄冷部１３に運んで光発電部１２を冷却するように構成されている。なお、その熱輸送媒体は、前記蓄冷材１４を水とした場合には、その水であってよい。また蓄冷材１４をエチレングリコールなどの潜熱蓄熱材によって構成した場合には、上記の循環管路１９を構成しているパイプを前記容器１５の内部に貫通させ、そのパイプの内部を流れる熱輸送媒体と蓄冷材１４との間で熱交換を生じさせるように構成すればよい。

さらに、互いに一体化されている反射パネル１１と蓄冷部１３とを、上下が反転するように回転させる機構が設けられている。これは、天空（すなわち宇宙）を向く面を前記反射パネル１１から前記放射面１７に切り替えるための機構であり、必要に応じて適宜の構成とすることができる。その一例を説明すると、互いに一体化させる反射パネル１１および蓄冷部１３ならびに光発電部１２を支えているフレームは、光発電部１２を通る水平軸線を中心に回転するように構成されており、その水平軸線を中心とするリングギヤ２１が上記のフレームに取り付けられている。そして、そのリングギヤ２１にモータ２２で駆動される駆動ギヤ２３が噛み合っている。したがって、モータ２２を駆動することによりリングギヤ２１と共に反射パネル１１および蓄冷部１３ならび光発電部１２が水平軸線を中心に回転し、蓄冷部１３が光発電部１２および反射パネル１１の上側に位置するようになっている。その状態を図３に示してあり、蓄冷部１３における放射面１７が天空を向き、夜間においては熱放射が生じて蓄冷部１３が冷却される。

上記の装置で発電を行う場合、反射パネル１１が太陽に正対するようにその角度が調整される。平行光線として反射パネル１１に照射された太陽光は、反射パネル１１の焦点の位置に配置されている光発電部１２に集光され、その光エネルギが電気エネルギに変換される。したがって反射パネル１１には強い太陽光線が多量に照射し、その一部を吸収するので、反射パネル１１の温度が上昇する。その反射パネル１１とこれに一体化されている蓄冷部１３との間には断熱層１６が設けられているので、太陽光によって蓄冷部１３が加熱されることが回避もしくは抑制される。なお、光発電部１２で得られる電力は、図示しない蓄電装置に供給され、あるいは所定の箇所に送電される。また、反射パネル１１の角度は、太陽に追尾するように逐次変更されるので、光発電部１２に対する集光状態が常時維持される。

光発電部１２では、発電に伴う発熱および太陽光に含まれる熱線によって加熱される。これに対して光発電部１２に一体化されている冷却用ジャケット１８には、蓄冷部１３によって冷却された熱輸送媒体が供給されているので、その温度上昇が防止もしくは抑制される。その結果、光発電部１２の発電効率が良好な状態に維持される。

蓄冷部１３における蓄冷材１４は、光発電部１２を冷却することによって次第に加熱されるから、蓄冷材１４が潜熱蓄熱材によって構成されている場合には蓄冷材１４が次第に融解し、完全融解した後は、その温度が上昇する。この発明に係る上記の冷却装置は、こうして温度の上昇した蓄冷材１４を夜間における熱放射で冷却する。すなわち、太陽が地平線に沈んだ後の夜間に、前述したモータ２２を起動して反射パネル１１およびこれと一体の蓄冷部１３を回転させ、図３に示すように、蓄冷部１３を光発電部１２および反射パネル１１の上側に配置する。より具体的には、蓄冷部１３における放射面１７を暗転している天空に向ける。放射面１７は前述したように放射率の大きい面として構成されているので、この放射面１７からの熱放射によって蓄冷部１３が冷却される。すなわち、昼間の光発電によって生じた熱が、天空に向けて放射され、蓄冷材１４が放射冷却される。したがって、蓄冷材１４の冷却は、晴天時の夜間に最も効果的に行われる。なお、夜間の気温が低い場合には、蓄冷部１３は周囲の大気によっても冷却される。

蓄冷材１４が放射や大気によって冷却されて到達する温度は、上記の発電システムが設置されている場所の環境によってほぼ決まる。したがって、潜熱蓄熱材を蓄冷材１４として使用する場合には、凝固点などの状態変化の生じる温度が、設置箇所の環境に適したものを選択することが好ましい。また、反射パネル１１の面積を大きくすれば、光発電部１２に照射する光量を多くすることができるが、同時に光発電部１２を加熱する熱量も増大するので、反射パネル１１の大きさが光発電部１２を加熱する熱量で制限される。したがって、必要とする発電量が多い場合には、上述した光発電部１２および反射パネル１１ならびに蓄冷部１３などからなるユニットを多数設け、その光発電部１２を直並列に接続する。

この発明は、上述した例から知られるように、光発電部を冷却するための蓄冷部を備えていること、その蓄冷部は、昼間は反射パネルによって太陽光から遮蔽し、夜間は反射パネルによる遮蔽を解除して天空に向けて解放するように構成されていることを特徴としている。したがって、この発明に含まれる構成は、上述した図１ないし図３に示す例に限定されない。以下、この発明の他の例を説明する。

図４および図５は、反射パネル１１と蓄冷部１３とを分離した構成とし、これら反射パネル１１と蓄冷部１３とを相対的に移動させるように構成した例である。具体的に説明すると、反射パネル１１の背面側に蓄冷部１３が配置されており、その蓄冷部１３の幅は、反射パネル１１の幅以下であり、したがって反射パネル１１に太陽光が照射されている状態では、蓄冷部１３が太陽光に対して反射パネル１１によって遮蔽され、蓄冷部１３に太陽光が直接は照射しないようになっている。また、蓄冷部１３の上側の面、すなわち設置状態で天空を向く面が放射面１７とされている。

この反射パネル１１と蓄冷部１３とは、反射パネル１１が太陽を追尾するように向きを変える範囲では、互いに一体となって移動するが、その範囲以外では両者が相対的に移動するようになっている。すなわち、前述したリングギヤや駆動ギヤならびにモータなどの機構あるいはこれに替わる適宜のリンク機構によって、反射パネル１１が回転し、蓄冷部１３を覆う位置から退避するように構成されている。このように反射パネル１１を移動させる機構がこの発明における退避機構に相当する。なお、他の構成は、前述した図１ないし図３に示す構成と同様であるから、図４および図５に図１ないし図３に付した符号と同様の符号を付してその説明を省略する。

図４は、昼間に発電を行っている状態を示しており、反射パネル１１は蓄冷部１３の上側で、光発電部１２との間に配置されており、太陽光を反射して光発電部１２に集光することにより光発電部１２で起電力を生じさせるとともに、蓄冷部１３を太陽光から遮蔽している。したがって、蓄冷部１３は太陽光によって無駄に加熱されることなく、熱輸送媒体を冷却し、その熱輸送媒体で光発電部１２を冷却する。

図５は、夜間の状態を示しており、太陽光が照射していないことにより反射パネル１１は蓄冷部１３の上側から退避した位置に移動させられている。図５に示す例では、反射パネル１１は、光発電部１２と蓄冷部１３とを結んだ線から９０°回転した位置に移動させられ、蓄冷部１３における放射面１７の側方でかつ放射面１７に対してほぼ垂直な向きになっている。したがって、蓄冷部１３の放射面１７は反射パネル１１による遮蔽が解除されて天空に向けて解放されている。その結果、晴天時の夜間においては放射面１７からの熱放射が生じ、蓄冷部１３が放射冷却される。すなわち、昼間に光発電部１２を冷却するためのいわゆる冷熱が蓄えられる。

さらに他の例を図６に示してある。図６に示す例は、反射パネル１１と蓄冷部１３とを水平方向に相対的に移動させるように構成した例である。すなわち、反射パネル１１と蓄冷部１３とのいずれか一方が、水平に敷設したレール（図示せず）上に配置され、そのレールに沿って移動することにより、反射パネル１１と蓄冷部１３とが重なった状態と、これらが水平方向に互いにずれた状態とに移動させられるように構成されている。図６は夜間における状態を示し、反射パネル１１が蓄冷部１３に対して水平方向にずれた位置に移動しており、その結果、蓄冷部１３が天空に向けて露出させられている。

したがって、図６に示すように構成した場合、蓄冷部１３の幅が反射パネル１１の幅以下であるから、両者が重なった状態では、蓄冷部１３が反射パネル１１によって太陽光に対して遮蔽される。これに対して夜間に反射パネル１１を水平方向に相対的に移動させて、蓄冷部１３の上側から退避させると、蓄冷部１３における放射面１７が天空に向けて露出させられ、熱放射による冷却が生じる。すなわち、図６に示す構成であっても、前述した各具体例と同様に、自然を有効に利用して光発電部１２の冷却を行うことができるので、全体としての発電効率を向上させることができる。

図７に示す例は、反射パネル１１を多数の分割片１１Ａによって構成し、それらの分割片１１Ａを、光発電部１２に向けて太陽光を反射する姿勢と、蓄冷部１３の放射面１７を天空に対して遮蔽しない姿勢とに回転させるように構成した例である。すなわち、各分割片１１Ａは、一方の面を反射面とした短冊状の平板体であって、互いに平行な水平軸線を中心にしてそれぞれ回転するように配置されている。そして、各分割片１１Ａは、光発電部１２に向けて太陽光を反射する姿勢に配列した場合には、隣接する分割片１１Ａのエッジがほぼ接触もしくは僅かに重なり合い、その結果、分割片１１Ａが全体として、蓄冷部１３を太陽光から遮蔽するようになっている。言い換えれば、前述した図４ないし図６に示す反射パネル１１をその長手方向に沿って切断することにより複数の分割片１１Ａを形成した構成となっている。それらの分割片１１Ａをそれぞれの水平軸線を中心に回転させる退避機構（図示せず）が設けられている。

したがって、夜間においては、図７に示すように、各分割片１１Ａの反射面が垂直となるように各分割片１１Ａを回転させると、分割片１１Ａ同士の間に隙間が開くので、反射パネル１１による遮蔽が解除されて蓄冷部１３の放射面１７が天空に対して解放させられる。また、太陽光を光発電部１２に向けて反射する姿勢に各分割片１１Ａを回転させれば、各分割片１１Ａが互いに繋がった状態になって、太陽光を漏れなく光発電部１２に向けて反射し、同時に蓄冷部１３がこれらの分割片１１Ａすなわち反射パネル１１によって太陽光に対して遮蔽される。その結果、図７に示すように構成した場合であっても、前述した各具体例と同様に、自然を有効に利用して光発電部１２の冷却を行うことができるので、全体としての発電効率を向上させることができる。また、図７に示す構成では、反射パネル１１を蓄冷部１３の上側から退避させるためのスペースを確保しておく必要がないので、発電システムの全体としての構成をコンパクト化することができる。

さらに、図８に示す例は、反射パネル１１の幅と同程度の幅の複数の容器１５Ａのそれぞれに蓄冷材１４を充填するとともに、それらの容器１５Ａを重ねた状態と水平方向に並べた状態とに移動できるように構成し、さらに各容器１５Ａの内部の蓄冷材１４から冷熱を取り出し、また各蓄冷材１４に蓄冷できるように構成した例である。したがって、図８に示す例では、特には図示しないが、各容器１５Ａを、反射パネル１１の背面側に重ねた状態と、水平方向に並べた状態とに移動させる退避機構が設けられている。

したがって、図８に示すように、夜間では、各容器１５Ａを水平に並べた状態に展開させれば、反射パネル１１の側方に外れた容器１５Ａにおける放射面１７が、暗転している天空に向けて解放された状態になり、その結果、これらの容器１５Ａにおける蓄冷材１４が放射冷却によって冷却される。なお、大気に対する放熱による冷却も生じることがある。これに対して昼間は、各容器１５Ａを反射パネル１１の背面側で重ね合わせることにより、それらの容器１５Ａは反射パネル１１によって太陽光に対して遮蔽され、太陽光によって無駄に加熱されることが防止される。このように図８に示す構成であっても、前述した各具体例と同様に、自然を有効に利用して光発電部１２の冷却を行うことができるので、全体としての発電効率を向上させることができる。また、図８に示す構成では、蓄冷材１４の量を増大させることができるので、光発電部１２の冷却能力を高くすることができ、ひいては発電効率を更に向上させることができる。

図８に示す例は、蓄冷部１３の幅を変更するように構成した例であり、これと同様に蓄冷部１３の幅を変更して放射面１７を天空に対して選択的に露出させる他の構成を図９ないし図１２に示してある。図９および図１０に示す例は、蓄冷部１３を構成する容器１５をゴムシートや防水性シートなどの柔軟材によって筒状に巻いた状態と平板状に展開した状態とに変形できる構成とし、その容器１５の表面に、筒状に巻く際の軸線と平行に、前述した循環管路１９に連通させた冷水パイプ２４を密着させて配置したものである。したがって、その冷水パイプ２４の内部を流れる熱輸送媒体と容器１５の内部の蓄冷材１４との間で熱交換が生じるようになっている。

図９は、上記の柔軟材からなる容器１５を筒状に巻いた状態を示しており、この状態では、蓄冷部１３が反射パネル１１の背面側に収まり、したがって昼間に発電を行う場合には、蓄冷部１３は反射パネル１１によって太陽光から遮蔽される。その状態で循環管路１９および冷水パイプ２４に熱輸送媒体を流通させると、太陽光が集光されて発電を行うことにより光発電部１２が加熱されるが、その熱が蓄冷部１３に輸送されるので光発電部１２が冷却され、その温度ならびに発電効率が良好な状態に維持される。

また、図１０は夜間に放射冷却で蓄冷材１４を冷却している状態を示しており、柔軟材からなる容器１５は引き延ばされて平板状に展開させられている。このように、容器１５もしくは蓄冷部１３の形状を変化させる退避機構（図示せず）が設けられている。したがって、容器１５の上面側に形成されている放射面１７は、反射パネル１１の下側に位置している部分を除いて天空に向けて解放させられた状態になり、ここで放射冷却が生じる。すなわち、夜間においては蓄冷材１４が冷却され、光発電部１２の冷却のためのいわゆる冷熱が蓄えられる。

したがって、図９および図１０に示すように構成した場合であっても、蓄冷材１４を放射冷却で冷却して、いわゆる冷熱を蓄え、またその蓄冷材１４によって光発電部１２を冷却できるので、光発電部１２の冷却のためのエネルギを特に必要とすることなく、効率の良い発電を行うことができる。

さらに、図１１および図１２に示す例は、筒状に巻くことができるように柔軟材によって構成された容器１５の下面側に、水ジャケット２５を前記容器１５に一体化させて設け、かつその水ジャケット２５を、容器１５と同様に、筒状に巻けるように柔軟材によって構成し、さらにその水ジャケット２５を前記循環管路１９に連通させた例である。

図１１は、互いに一体化されている容器１５および水ジャケット２５を筒状に巻いた状態を示しており、この状態では、蓄冷部１３が反射パネル１１の背面側に収まり、したがって昼間に発電を行う場合には、蓄冷部１３は反射パネル１１によって太陽光から遮蔽される。その状態で循環管路１９および水ジャケット２５に熱輸送媒体を流通させると、太陽光が集光されて発電を行うことにより光発電部１２が加熱されるが、その熱が蓄冷部１３に輸送されるので光発電部１２が冷却され、その温度ならびに発電効率が良好な状態に維持される。

また、図１２は夜間に放射冷却で蓄冷材１４を冷却している状態を示しており、柔軟材からなる容器１５および水ジャケット２５は引き延ばされて平板状に展開させられている。このように、容器１５もしくは蓄冷部１３の形状を変化させる退避機構（図示せず）が設けられている。したがって、容器１５の上面側に形成されている放射面１７は、反射パネル１１の下側に位置している部分を除いて天空に向けて解放させられた状態になり、ここで放射冷却が生じる。すなわち、夜間においては蓄冷材１４が冷却され、光発電部１２の冷却のためのいわゆる冷熱が蓄えられる。

したがって、図１１および図１２に示すように構成した場合であっても、蓄冷材１４を放射冷却で冷却して、いわゆる冷熱を蓄え、またその蓄冷材１４によって光発電部１２を冷却できるので、光発電部１２の冷却のためのエネルギを特に必要とすることなく、効率の良い発電を行うことができる。

１１…反射パネル、 １２…光発電部、 １３…蓄冷部、 １４…蓄冷材、 １５…容器、 １６…断熱層、 １７…放射面、 １８…冷却用ジャケット、 １９…循環管路、 ２０…ポンプ、 ２１…リングギヤ、 ２２…モータ、 ２３…駆動ギヤ、 ２４…冷水パイプ、 ２５…水ジャケット。

Claims (8)

1. 太陽光を電力に変換する光発電部に、集光パネルによって太陽光を集中させることにより電力を得る集光型発電システムの冷却装置において、
   前記集光パネルによって太陽光に対し遮蔽される位置に配置される蓄冷部と、
   天空に向けて熱放射するようにその蓄冷部に設けられた放射面と、
   その蓄冷部と前記光発電部との間で熱輸送媒体を循環流動させて前記光発電部を冷却する冷却用循環路と、
   前記集光パネルと前記蓄冷部との少なくともいずれか一方を、前記放射面が天空に対して前記集光パネルによって遮蔽されない位置に相対的に移動させる退避機構と
   を備えていることを特徴とする集光型発電システムの冷却装置。
2. 前記集光パネルは、太陽光を前記光発電部に向けて集中させる反射面を有する反射パネルを含み、
   前記蓄冷部は、前記反射パネルにおける反射面とは反対側に前記反射パネルと一体化して設けられ、
   前記放射面は、前記蓄冷部のうち前記反射パネルとは反対側の面に形成され、
   前記退避機構は、前記一体化されている反射パネルと蓄冷部とを、前記反射面が太陽を向く位置と前記放射面が夜間に天空を向く位置とに移動させる機構を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の集光型発電システムの冷却装置。
3. 前記反射パネルと前記蓄冷部との間の断熱層を更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の集光型発電システムの冷却装置。
4. 前記断熱層は、空気層もしくは真空層を含むことを特徴とする請求項３に記載の集光型発電システムの冷却装置。
5. 前記集光パネルは、太陽光を前記光発電部に向けて集中させる反射面を有する反射パネルを含み、
   前記蓄冷部は、前記反射パネルにおける反射面とは反対側に前記反射パネルに対して相対移動可能に設けられ、
   前記放射面は、前記蓄冷部が前記反射パネルによって太陽に対して遮蔽されている状態で天空を向く面に形成され、
   前記退避機構は、前記反射パネルを、前記蓄冷部を夜間の天空に対して遮蔽しない状態に移動させる機構を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の集光型発電システムの冷却装置。
6. 前記反射パネルは、水平軸線を中心に回転する複数の分割パネルによって構成され、
   前記退避機構は、前記各分割パネルが鉛直方向を向くように各分割パネルを回転させて前記放射面の天空に対する前記反射パネルによる遮蔽を解除する機構を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の集光型発電システムの冷却装置。
7. 前記蓄冷部は、前記集光パネルが太陽光を遮蔽している領域内に収まる幅と、その領域より拡がって少なくとも一部が夜間の天空に向く幅とに変化するように構成され、
   前記退避機構は、前記蓄冷部の幅を昼間は狭くし、夜間は拡張させる機構を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の集光型発電システムの冷却装置。
8. 前記蓄冷部は、状態変化による潜熱として冷熱を蓄える潜熱蓄冷材を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の集光型発電システムの冷却装置。

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