JP5968696B2 - 発熱体冷却システム - Google Patents

Description

本発明は発熱体冷却システムに関し、特に比較的少ない水量で発熱体の冷却を継続できる発熱体冷却システムに関する。

太陽光や風力などの自然のエネルギーを利用して発電する新エネルギーは、二酸化炭素排出量が少なく、枯渇するおそれのないクリーンなエネルギーとして、利用の促進が図られている。新エネルギーのうち、太陽光発電は最も開発が注目されており、太陽光という再生可能エネルギーを最大限活用する新しいタイプの発電所としてメガソーラー発電の増設が期待されている。

太陽光発電では、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置として、複数の太陽電池素子を配列し、表面を保護ガラス等で覆って構成された太陽電池モジュールが用いられる。太陽電池モジュールは、高温になるほど発電量が減少する特性を有しており、温度が１℃上昇すると出力が約０．５％低下する。太陽の光を浴びる太陽電池モジュールの温度は、公称出力算出時の前提となる２５℃よりも、概ね２０〜４０℃高くなるため、公称出力よりも概ね１０〜２０％出力が低下する。このような出力の低下を簡便に抑制する装置として、太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子の表面を、光触媒が担持された板ガラスにより覆うと共に、この太陽電池モジュールの表面を湿潤させる水供給手段を設け、水の気化熱を利用して太陽電池素子の温度上昇を抑制したものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−０３９０２５号公報（段落０００７、図１等）

しかしながら、特許文献１に記載された装置では、光触媒が担持された板ガラスが別途必要になると共に、その板ガラス上に水膜を維持するために相当量の水を供給し続ける必要がある。

本発明は上述の課題に鑑み、比較的少ない水量で発熱体の冷却を継続できる発熱体冷却システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る発熱体冷却システムは、例えば図１に示すように、表面９１ａを上方に向け、裏面９１ｂを下方に向けて設置された平板状の発熱体９１を冷却するシステムであって；裏面９１ｂを覆うように配設された親水性シート１１と；親水性シート１１に冷却用水ｗを供給する供給管１５と；供給管１５に冷却用水ｗを圧送する給水ポンプ３１とを備え；給水ポンプ３１から吐出された冷却用水ｗが、供給管１５から溢流して親水性シート１１へ流出するように構成されている。

このように構成すると、親水性シートが保持する分の冷却用水を供給管から溢流させれば足りるので、比較的少ない冷却用水の流量で発熱体の冷却を継続することができる。また、給水ポンプから親水性シートへ冷却用水を安定的に供給することが可能となり、親水性シートが保持する冷却用水が蒸発して少なくなることに伴う冷却能力の低下を抑制することができる。

また、本発明の第２の態様に係る発熱体冷却システムは、例えば図２に示すように、上記本発明の第１の態様に係る発熱体冷却システムにおいて、親水性シート１１が、発熱体９１から離れる方向に延びた突出部１１ｆを有する。

このように構成すると、冷却用水の気化面積が増大することとなり、発熱体の冷却を促進させることができる。

また、本発明の第３の態様に係る発熱体冷却システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る発熱体冷却システム１において、発熱体９１の温度を検出する温度センサ５１と；給水ポンプ３１から吐出される冷却用水ｗの流量を増減させる供給水量可変装置３１ｖと；温度センサ５１で検出された温度が所定の温度となるように供給水量可変装置３１ｖを制御する制御装置５０とを備える。

このように構成すると、効率よく発熱体を所定の温度に冷却することができる。

また、本発明の第４の態様に係る発熱体冷却システムは、例えば図３に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る発熱体冷却システムにおいて、裏面９１ｂと親水性シート１１との間に設けられた熱伝導膜１３を備える。

このように構成すると、親水性シートに保持されている冷却された冷却用水の冷熱を効率よく裏面に伝達することができると共に、熱伝導膜の放射率が小さい場合は裏面への輻射熱の伝達を軽減することができて発熱体の温度上昇を抑制することができる。

本発明によれば、親水性シートが保持する分の冷却用水を供給管から溢流させれば足りるので、比較的少ない冷却用水の流量で発熱体の冷却を継続することができる。

本発明の実施の形態に係る発熱体冷却システムの模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る発熱体冷却システムを構成する不織布を説明する図である。（Ａ）は下方から見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるIIＢ部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係る発熱体冷却システムを構成する不織布及び供給管が設けられた太陽電池モジュールまわりの図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は部分側面断面図である。 本発明の実施の形態に係る発熱体冷却システムを構成する不織布に形成された突出部の変形例を示す下方から見た部分斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る発熱体冷却システム１を説明する。図１は、発熱体冷却システム１の模式的系統図である。発熱体冷却システム１（以下、単に「冷却システム１」という。）は、発熱体としての太陽電池モジュール９１を冷却するシステムである。太陽電池モジュール９１は、太陽電池素子に強化や保護のためのガラスコーティング等の必要な加工が施されて矩形（長方形又は正方形）の平板状に構成されたものである。太陽電池モジュール９１は、表面９１ａを上方に向け、裏面９１ｂを下方に向けた状態で、表面９１ａが太陽光を垂直に受ける時間が極力長くなるような勾配を付けて、架台９２を介して設置面Ｓに設置されている。太陽電池モジュール９１は、高温になるほど発電量が減少する特性を有しているため、発電量を増加させる観点から冷却されることが好ましく、冷却システム１は太陽電池モジュール９１を冷却するシステムとなっている。冷却システム１は、太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂを覆うように配設された親水性シートとしての不織布１１と、不織布１１に冷却用水ｗを供給する供給管１５と、供給管１５に冷却用水ｗを圧送する給水ポンプ３１と、制御装置５０とを備えている。

ここで、図２及び図３を図１と併せて参照して、不織布１１及び供給管１５についてより詳しく説明する。図２は、不織布１１を説明する図であり、（Ａ）は下方から見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるIIＢ部分拡大図である。図３は、不織布１１及び供給管１５が設けられた太陽電池モジュール９１まわりの図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は部分側面断面図である。不織布１１は、保持している冷却用水ｗの顕熱を太陽電池モジュール９１に伝達して太陽電池モジュール９１を冷却すると共に、保持している冷却用水ｗの一部を継続的に気化させて、この気化熱により、保持している残りの冷却用水ｗを冷却することで太陽電池モジュール９１の継続的な冷却を可能にするものであり、本実施の形態では、全体として矩形に形成されている。不織布１１は、親水剤が生地に練り込まれて親水性の向上が図られているとよい。不織布１１は、太陽電池モジュール９１の発熱量に対して、不織布１１に保持された水分の気化速度が速すぎて乾燥してしまう部分が生じないような透水係数を持つように構成されている。

また、不織布１１には、２組の向かい合う一対の辺のうちの１組に対して平行に延びる、突出部としてのひだ１１ｆが、所定の間隔を空けて複数形成されている。ひだ１１ｆは、１枚のシートを部分的に扁平に折り曲げて形成されており、ひだ１１ｆの頂辺において連続している。ひだ１１ｆが形成されていることで、冷却用水ｗの気化面積が増大することとなり、不織布１１が保持している冷却用水ｗにより多くの気化熱を伝達することができる。ひだ１１ｆは、不織布１１の一方の面から突出しており、不織布１１の他方の面は平坦に形成されている。ひだ１１ｆの高さは、冷却用水ｗの気化面積を増大させる観点からは５ｍｍ以上とするとよく、ひだ１１ｆの頂辺付近で生じた気化熱を不織布１１の面が保持している冷却用水ｗに伝達する観点からは１０ｍｍ以下とするとよいが、気化面積及び熱伝達効率を勘案して適宜決定することができる。隣り合うひだ１１ｆ同士の間隔は、不織布１１が保有する冷却用水ｗの気化速度を、太陽電池モジュール９１の継続的な冷却を可能にする範囲内に維持する観点からは１０ｍｍ以上とするとよく、冷却用水ｗの気化面積を増大させる観点からは２０ｍｍ以下とするとよい。

また、図２に示すように、不織布１１には、外縁に沿って支持枠１１ｒが設けられており、支持枠１１ｒ上に適宜間隔を空けて、不織布１１も併せて貫通した取付孔１１ｈが形成されている。本実施の形態では、コイルばね９９の一端を取付孔１１ｈに引っ掛け、他端を太陽電池モジュール９１の支持枠（不図示）に引っ掛けることで、不織布１１を太陽電池モジュール９１に設置することができるように構成されている。なお、図２（Ｂ）では、不織布１１の外縁の構成を示すために、支持枠１１ｒを外した状態を示している。

図３に示すように、不織布１１は、傾斜して設置されている太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂに、ひだ１１ｆが太陽電池モジュール９１の反対側に突出する態様で設けられている。このとき、太陽電池モジュール９１が傾斜する方向にひだ１１ｆが延びる向きで、不織布１１が設けられている。本実施の形態では、不織布１１と太陽電池モジュール９１との間に、熱伝導膜としてのアルミ箔１３が設けられている。アルミ箔１３が設けられていることで、太陽電池モジュール９１を設置している周囲の地面などからの照り返し輻射熱を反射して太陽電池モジュール９１の温度上昇を抑制すると共に、不織布１１が保持していた水分の一部が気化して冷却された残りの冷却用水ｗの冷熱をアルミ箔１３を介して太陽電池モジュール９１へ迅速に伝達させることができる。アルミ箔１３は、典型的には、不織布１１のひだ１１ｆの中にも存在している（図２（Ｂ）参照）。本実施の形態では、シート状の不織布１１にアルミ箔１３を重ねて貼り付けた状態で、シートを部分的に扁平に折り曲げてひだ１１ｆを形成しており、ひだ１１ｆの中のアルミ箔１３は二重になっている。

供給管１５は、傾斜して設置されている太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂの最上部に設けられている（図３（Ｂ）参照）。供給管１５は、本実施の形態では、軸直角断面が矩形の筒状に形成された部材の、両端面が塞がれ、４つの側面のうちの１つが開口した開渠で構成されている。供給管１５は、長手方向が、傾斜して設置されている太陽電池モジュール９１の最上部の辺に沿うように、換言すれば、不織布１１のひだ１１ｆが延びる方向に対して直交するように、配置されている。供給管１５は、開口した面以外の３つの側面を巻くように設けられた支持金具１６に支持され、支持金具１６が裏面９１ｂに接着されることで、太陽電池モジュール９１に取り付けられている。供給管１５は、底面１５ｂに分配管２２が接続されており、分配管２２を介して冷却用水ｗを供給管１５に導入することができるように構成されている。

さらに、供給管１５は、勾配の下方側に位置する下方面１５ｄの上辺に沿って切り欠き１５ｓが形成されている（図３（Ｂ）参照）。切り欠き１５ｓは、支持金具１６がある部分を除き、供給管１５の長さ全体にわたって形成されている。切り欠き１５ｓの高さは、概ね不織布１１及びアルミ箔１３を重ねた厚さよりやや大きく、本実施の形態では２ｍｍ程度となっている。供給管１５は、下方面１５ｄの上端（切り欠き１５ｓが形成された部分）で不織布１１を挟み込んで取り付けられている。このような構成により、分配管２２から供給管１５に流入してきた冷却用水ｗが、切り欠き１５ｓ部分から溢れて不織布１１に流出することとなる。

裏面９１ｂに不織布１１が設けられた太陽電池モジュール９１の最下部には、回収樋としての収集管２３が設置されている。収集管２３は、開渠で構成されており、不織布１１を伝わって落下してきた冷却用水ｗが末端から滴下した余剰水分（不織布１１が保持できる冷却用水ｗの量を超えた余剰水）、及び、太陽電池モジュール９１の表面９１ａが受けた雨水等の水分を受けることができる位置に設置されている。収集管２３が設置されることで、冷却用水ｗの供給が気化速度に送れないように冷却用水ｗが不織布１１に多めに供給された場合に冷却用水ｗを有効利用することが可能となると共に、雨水を冷却用水ｗとして有効利用することが可能となる。収集管２３は、長手方向が、傾斜して設置されている太陽電池モジュール９１の最下部の辺に沿うように、換言すれば、不織布１１のひだ１１ｆが延びる方向に対して直交するように不織布１１の端部に配置されている。収集管２３には、収集された水分を導出する短管２４が接続されている。

再び図１を主に参照して、冷却システム１の構成の説明を続ける。１つの太陽電池モジュール９１に、不織布１１及びアルミ箔１３、供給管１５、分配管２２、収集管２３、短管２４が設けられたユニットは、発電すべき電力に見合うように複数が設置されている。それぞれのユニットの分配管２２は往管２１に接続されており、収集管２３は還管２５に接続されている。還管２５は、本実施の形態では、設置面Ｓの下（地盤面下）に埋設されている。還管２５の下流端は、冷却用水槽６０の沈砂槽６５で開放されている。

冷却用水槽６０は、太陽電池モジュール９１が設置された場所から水平方向に離れた地盤面下に設置されている。冷却用水槽６０は、２つの槽に分割されており、一方が貯留槽６１、他方が沈砂槽６５となっている。貯留槽６１と沈砂槽６５とは、垂直に立設された仕切板６３で区画されている。仕切板６３の上方には連通口６３ｈが形成されており、貯留槽６１と沈砂槽６５との間で水が相互に行き来することができるように構成されている。貯留槽６１の底面には、下方に延びる筒状の採熱管６８が接続されている。採熱管６８の内部は貯留槽６１と連通している。沈砂槽６５の上部には、連通口６３ｈよりも高い位置に、比較的大きなごみを捕捉するスクリーン６５ｓが配設されている。還管２５の端部は、スクリーン６５ｓの上方で開放されている。

給水ポンプ３１は、本実施の形態では水中ポンプが用いられており、貯留槽６１の内部に配設されている。給水ポンプ３１には、供給水量可変装置としてのインバータ３１ｖが設けられており、給水ポンプ３１の吐出水量を変化させることができるように構成されている。給水ポンプ３１には、往管２１が接続されている。給水ポンプ３１の稼働により、往管２１に接続された各分配管２２に冷却用水ｗを圧送することができるように構成されている。往管２１には、冷却用水ｗをろ過するろ過装置３２が配設されている。ろ過装置３２よりも上流側の往管２１には、主電磁弁４１が配設されている。主電磁弁４１よりも上流側の往管２１には、排水管２６が接続されている。排水管２６には、排水電磁弁４６が配設されている。排水管２６の接続部よりも上流側の往管２１には、採熱供給管２８が接続されている。採熱供給管２８には、採熱電磁弁４８が配設されている。採熱供給管２８は、採熱電磁弁４８よりも下流側で、採熱管６８の数に応じて分岐されており、それぞれの端部が、採熱管６８の内部の末端付近で開放されている。また、貯留槽６１には補給水管２９が引き込まれており、補給水管２９の一端が貯留槽６１の上部で開放されている。補給水管２９にはボールタップ４９が設けられており、貯留槽６１内の水位に応じて補給水が導入されるように構成されている。

制御装置５０は、冷却システム１の運転を制御する装置である。制御装置５０は、給水ポンプ３１のインバータ３１ｖと信号ケーブルで接続されており、給水ポンプ３１の発停及び吐出水量の調節を行うことができるように構成されている。また、制御装置５０は、主電磁弁４１、排水電磁弁４６、採熱電磁弁４８と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、各電磁弁４１、４６、４８を開閉させることができるように構成されている。また、制御装置５０は、太陽電池モジュール９１の温度を検出するパネル温度センサ５１、太陽光を感知する太陽光感知センサ５２、降雪を感知する降雪センサ５３、貯留槽６１内の満水を検出する水位センサ５４、貯留槽６１内の冷却用水ｗの温度を検出する水温センサ５５と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、各センサ５１、５２、５３、５４、５５から信号を受信することができるように構成されている。パネル温度センサ５１は、太陽電池モジュール９１に取り付けられている。太陽光感知センサ５２及び降雪センサ５３は、屋外に設置されている。水位センサ５４は、ボールタップ４９の停止水位よりも上方に設定された満水水位を検出するように設置されている。水温センサ５５は、ボールタップ４９の停止水位まで貯留された冷却用水ｗの概ね中間の高さであって、給水ポンプ３１よりも上方の冷却用水ｗの温度を検出する位置に配設されている。

引き続き図１乃至図３を参照して、冷却システム１の作用を説明する。冷却システム１は、制御装置５０が、太陽光感知センサ５２からの太陽光を感知した旨の信号、及び降雪センサ５３からの降雪を感知した旨の信号の受信を常時待機している。太陽電池モジュール９１は、太陽光を受けると、発電が行われると共に、発電に伴う温度上昇及び日射による温度上昇が生じる。制御装置５０は、太陽光感知センサ５２から太陽光を感知した旨の信号を受信すると共に、太陽電池モジュール９１の冷却を要する温度以上であることを温度センサ５１が検出したら、排水電磁弁４６及び採熱電磁弁４８を閉じて主電磁弁４１を開くと共に、給水ポンプ３１を起動する。給水ポンプ３１が起動されると、貯留槽６１内の冷却用水ｗが往管２１を流れ、ろ過装置３２でろ過された冷却用水ｗが分配管２２に流入する。

分配管２２に流入した冷却用水ｗは、給水ポンプ３１の吐出圧により、供給管１５に流入し、供給管１５の内部を満たす。供給管１５内に充満した冷却用水ｗは、給水ポンプ３１の吐出圧により、切り欠き１５ｓから溢流する。切り欠き１５ｓは、下方面１５ｄの概ね上辺全体に形成されているので、冷却用水ｗは不織布１１に直線状に供給されることとなる。不織布１１の一端に直線状に供給された冷却用水ｗは、毛細管現象及び重力により、収集管２３の方に向けて移動して行き、不織布１１全体を濡らすように広がって行く。不織布１１全体に濡れ広がった冷却用水ｗは、その一部が蒸発する。冷却用水ｗは、その一部が蒸発する際に必要な蒸発潜熱を、不織布１１に残存している冷却用水ｗから奪うため、不織布１１に残存している冷却用水ｗの温度が低下する。そして、不織布１１に残存している温度が低下した冷却用水ｗが、太陽電池モジュール９１の熱を奪うことで、太陽電池モジュール９１の温度上昇が抑制されることとなる。

本実施の形態では、不織布１１にひだ１１ｆが形成されているので、冷却用水ｗが保持された不織布１１の面積が、ひだ１１ｆが形成されていない場合に比べて増大するため、蒸発する冷却用水ｗの量が増大してより多くの蒸発潜熱が不織布１１に残存している冷却用水ｗから奪われることとなり、太陽電池モジュール９１の冷却を促進させることができる。また、本実施の形態では、不織布１１と太陽電池モジュール９１との間に、放射率が小さいアルミ箔１３が設けられているので、設置面Ｓから太陽電池モジュール９１への輻射熱の伝達が軽減され、太陽電池モジュール９１の温度上昇を抑制することができる。また、アルミ箔１３が設けられていることで、熱伝導率が比較的大きい特性を利用して、蒸発潜熱で冷却された、不織布１１に残存している冷却用水ｗが保有する冷熱を、効率よく太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂの広範囲に伝達することができる。

太陽電池モジュール９１は、不織布１１が冷却用水ｗで湿潤されている間は温度上昇が抑制されるが、不織布１１に乾いた箇所が生ずると温度上昇が顕著となる。冷却システム１は、冷却用水ｗが給水ポンプ３１で圧送されるように構成されているので、不織布１１に乾いた箇所が生じないような流量の冷却用水ｗを供給管１５に圧送することで、不織布１１が保持する冷却用水ｗが不足することに伴う冷却能力の低下、換言すれば太陽電池モジュール９１の温度上昇を、抑制することができる。本実施の形態では、制御装置５０が、パネル温度センサ５１から受信した温度に基づいてインバータ３１ｖを制御し、パネル温度センサ５１から受信した温度が上昇した場合は給水ポンプ３１の吐出流量を大きくするように調節しており、不織布１１に乾いた箇所が生じるのを防いでいる。典型的には、不織布１１から蒸発する冷却用水ｗの流量よりも大きな流量の冷却用水ｗを、給水ポンプ３１が吐出している。このとき、不織布１１が保持しきれない冷却用水ｗが不織布１１の末端（供給管１５が配設されたのとは反対側の端部）に水滴として現れる。不織布１１の末端に現れた冷却用水ｗの水滴は落下して、収集管２３に受け入れられる。なお、収集管２３に受け入れられる余剰水が極力少なくなるように、給水ポンプ３１の回転速度が調節されることが好ましい。

収集管２３に流入した冷却用水ｗは、短管２４を介して還管２５に至り、還管２５を冷却用水槽６０に向けて流れる。冷却用水槽６０に到達した冷却用水ｗは、スクリーン６５ｓで雑ごみが除去されて、沈砂槽６５に収集される。沈砂槽６５内の冷却用水ｗは、連通口６３ｈの高さまで水位が上昇すると、貯留槽６１に流入する。貯留槽６１内の冷却用水ｗは、太陽光感知センサ５２が太陽光を感知すると共に太陽電池モジュール９１の冷却を要する温度以上であることを温度センサ５１が検出している間は、給水ポンプ３１による供給管１５への圧送が継続され、以降、上述の作用が繰り返される。

日没し、太陽光感知センサ５２が太陽光を感知しなくなると、制御装置５０は、給水ポンプ３１を停止させて冷却システム１による太陽電池モジュール９１の冷却を停止し、冷却システム１を構成する機器の電力消費を抑制する。また、制御装置５０は、水温センサ５５で検出された貯留槽６１内の冷却用水ｗの温度の信号を受信し、受信した温度が、あらかじめ制御装置５０に記憶されている、冷却システム１の設置地域の地中水（帯水層）の予測温度よりも所定の温度（例えば３〜５℃程度）以上低いときに、主電磁弁４１及び排水電磁弁４６を閉じて採熱電磁弁４８を開くと共に、給水ポンプ３１を起動する。

給水ポンプ３１が起動されると、貯留槽６１内の冷却用水ｗが往管２１の一部を介して採熱供給管２８に流入する。採熱供給管２８を流れる冷却用水ｗは、末端まで至ると採熱管６８内の末端に放出される。採熱管６８の末端に放出された冷却用水ｗは、採熱供給管２８の外側で、採熱管６８内を流れ、貯留槽６１に向かって上昇する。冷却用水ｗは、採熱管６８内を上昇する際、採熱管６８が埋設された地中と熱交換して地中の冷熱を採熱して、冷やされる。地中との熱交換により冷却された冷却用水ｗは、採熱管６８から貯留槽６１に流入して貯留される。このようにして、太陽光がなく太陽電池モジュール９１における発電が行われていないときに、貯留槽６１に貯留されている冷却用水ｗが冷却される。貯留槽６１内の冷却用水ｗの温度が低下し、水温センサ５５で検出された温度と地中水の予測温度との差が所定の温度未満になったら、制御装置５０は、給水ポンプ３１を停止させて地中の冷熱の採熱を停止する。

なお、冷却システム１は、降雨時には、太陽電池モジュール９１の表面９１ａが受けた雨水が収集管２３に流入することとなる。収集管２３に流入した雨水は、短管２４を介して還管２５に至り、還管２５を冷却用水槽６０に向けて流れる。冷却用水槽６０に到達した雨水は、スクリーン６５ｓでごみが除去されて、沈砂槽６５に収集され、冷却用水ｗとして用いられることとなる。沈砂槽６５内の冷却用水ｗは、連通口６３ｈの高さまで水位が上昇すると、貯留槽６１に流入する。制御装置５０は、貯留槽６１内の水位が満水である旨の信号を水位センサ５４から受信すると、主電磁弁４１及び採熱電磁弁４８を閉じて排水電磁弁４６を開くと共に、給水ポンプ３１を起動する。給水ポンプ３１が起動されると、貯留槽６１内の冷却用水ｗが往管２１の一部を介して排水管２６に流入する。排水管２６を流れる冷却用水ｗは、雨水排水側溝（不図示）等の系外に放流される。このようにして、給水ポンプ３１を用いて貯留槽６１内の余剰の冷却用水ｗを系外に排出して、冷却用水槽６０の溢流を防いでいる。逆に、貯留槽６１内の水位が低下した場合は、ボールタップ４９が開き、補給水管２９から補給水が貯留槽６１内に補給される。

さらに、本実施の形態では、冷却システム１が降雪センサ５３を備えているので、降雪があったときに降雪センサ５３が降雪を検出する。制御装置５０は、降雪があった旨の信号を降雪センサ５３から受信したら、排水電磁弁４６及び採熱電磁弁４８を閉じて主電磁弁４１を開くと共に、給水ポンプ３１を起動する。給水ポンプ３１が起動されると、貯留槽６１内の冷却用水ｗは、太陽電池モジュール９１が発電しているときに冷却する場合と同様に、往管２１及び分配管２２を介して供給管１５から不織布１１に流出し、不織布１１を伝わって収集管２３に収集され、短管２４及び還管２５を流れて冷却用水槽６０に戻るように循環する。このように冷却用水ｗを循環させることで、太陽電池モジュール９１を温めて太陽電池モジュール９１への積雪を防ぐことが可能になる。なお、降雪時に太陽電池モジュール９１を効果的に温めるため、降雪期は、太陽電池モジュール９１の発電が行われていないときに、上述した地中熱を採熱する際と同様の運転を行い、貯留槽６１内に貯留されている冷却用水ｗを、地中の温度に近い温度まで上昇させておくとよい。また、上述した融雪の運転は、太陽電池モジュール９１に積もった雪をとかそうとするよりも、太陽電池モジュール９１に接した雪がその都度とけるように、降雪の初期段階から行うようにするのが好ましい。

以上で説明したように、冷却システム１によれば、冷却用水ｗが給水ポンプ３１で圧送されるので、不織布１１に乾いた箇所が生じないような流量の冷却用水ｗを供給管１５に圧送することができ、冷却用水ｗが不足することに伴う冷却能力の低下を抑制することができる。仮に、不織布１１がない場合、太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂが親水性であっても、冷却用水ｗの供給量を増やしたときに、どうしても冷却用水ｗの一部が裏面９１ｂを離れて滴下することを防ぐことができず、裏面９１ｂには乾燥した部分が生じてしまいがちである。本実施の形態に係る冷却システム１のように不織布１１を設けると、その保水効果によって、供給した冷却用水ｗを裏面９１ｂに保持し、蒸発する以上の冷却用水ｗを供給することができる。このようにして、流れる冷却用水ｗによる太陽電池モジュール９１の冷却を図ることができる。蒸発しなかった余剰の冷却用水ｗは収集管２３で回収することで、再利用することができる。さらに、冷却システム１では、１つの給水ポンプ３１で、太陽電池モジュール９１の冷却、貯留槽６１内の冷却用水ｗの蓄冷、余剰水の排出、及び融雪運転を行うことができる。

次に図４を参照して、太陽電池モジュール９１まわりの冷却システム１の構成の変形例を説明する。図４（Ａ）に示す第１の変形例は、不織布１１のひだ１１ｆの中に存在しているアルミ箔１３であるアルミひだ部１３ｆに、通気孔１３ｈが形成されている。通気孔１３ｈは、所定の間隔で複数形成されている。例えば、ひだ１１ｆの高さが１０ｍｍのときに、直径７ｍｍの通気孔１３ｈを、芯−芯１５ｍｍの間隔で複数形成することができる。アルミひだ部１３ｆに通気孔１３ｈが形成されている以外の構成は、図２及び図３に示す太陽電池モジュール９１まわりの冷却システム１の構成と同様である。

図４（Ａ）に示す第１の変形例では、通気孔１３ｈを覆っているひだ１１ｆ部分の不織布１１を空気が通り抜け（糸の隙間を通り）、不織布１１が保持している水分の蒸発を促進させる。これにより、ひだ１１ｆの周囲の空気が冷却され、外気風が小さいときは不織布１１の付近に滞留する。そして、不織布１１が保持している冷却用水ｗから不織布１１の付近に滞留している冷却された空気への顕熱移動が小さくなり、不織布１１が保持している冷却用水ｗの一部が気化する際の気化熱によって不織布１１に残存している冷却用水ｗの温度が低下するため、太陽電池モジュール９１の冷却が促進される。

図４（Ｂ）に示す第２の変形例は、第１の変形例（図４（Ａ）参照）におけるアルミひだ部１３ｆに代えて、アルミパイプ１３ｐが設けられている。アルミパイプ１３ｐには、通気孔１３ｈが複数形成されている。アルミパイプ１３ｐは、上端（供給管１５側）が閉塞されており、下端（収集管２３側）が開放されている。アルミパイプ１３ｐの表面は、不織布１１で覆われている。これにより、第２の変形例の不織布１１は、第１の変形例におけるひだ１１ｆに代えて、突出部としてのパイプ１１ｐが形成されることとなる。第２の変形例の、上述した以外の構成は、第１の変形例の構成と同様である。

図４（Ｂ）に示す第２の変形例では、不織布１１に保持されていた冷却用水ｗの一部が蒸発した際に冷やされた空気が、通気孔１３ｈを覆っているパイプ１１ｐ部分の不織布１１を通って（糸の隙間を通って）、アルミパイプ１３ｐ内部に流入する。アルミパイプ１３ｐ内に流入した空気は、浮力（ドラフト）でアルミパイプ１３ｐ内を通過して、下端の開口に対流する。このとき、冷やされた空気がアルミパイプ１３ｐ内を通過することによってアルミパイプ１３ｐが冷やされ、アルミパイプ１３ｐの冷熱がその他のアルミ箔１３に伝導して、太陽電池モジュール９１の冷却が促進される。なお、アルミパイプ１３ｐの断面形状は、円形のほか、三角形や四角形等の多角形状に形成されていてもよい。

図４（Ｃ）に示す第３の変形例は、突出部の構成が、図２に示す不織布１１で形成されていたひだ１１ｆに代えて、ブラシ１１ｂが不織布１１の概ね全面に設けられている。ブラシ１１ｂは、長さが約５ｍｍ〜１０ｍｍの不織布の紐が複数本ずつ不織布１１に植えられることで、苔あるいは芝状に構成されている。第３の変形例では、不織布１１と太陽電池モジュール９１との間のアルミ箔１３が、アルミひだ部１３ｆ（図４（Ａ）参照）やアルミパイプ１３ｐ（図４（Ｂ）参照）のような突起が形成されておらず、平坦なシート状に形成されている。第２の変形例の、上述した以外の構成は、図２及び図３に示す太陽電池モジュール９１まわりの冷却システム１の構成と同様である。

図４（Ｃ）に示す第３の変形例では、供給管１５の切り欠き１５ｓ（図３（Ｂ）参照）から流出した冷却用水ｗが、不織布１１を介して、ブラシ１１ｂにも移る。ブラシ１１ｂ部分は不織布の表面積が大きくなるので、冷却用水ｗの気化が促進され、不織布１１に残存している冷却用水ｗ及びアルミ箔１３が冷却され、太陽電池モジュール９１の冷却が促進される。

以上の説明では、発熱体が太陽電池モジュール９１であるとしたが、太陽電池モジュール９１以外の、冷却を要する平板状の発熱体に、冷却システム１を適用することも可能である。

以上の説明では、不織布１１が、ひだ１１ｆ、パイプ１１ｐ、ブラシ１１ｂに例示される突出部を有しているとしたが、突出部を有さない平坦なシート状の不織布１１が太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂに配設されることとしてもよい。この場合、不織布１１と太陽電池モジュール９１との間に設けられるアルミ箔１３も、平坦なシート状になる。不織布１１が突出部を有していると、気化面積が増大するため太陽電池モジュール９１の冷却を促進させることができる。他方、太陽電池モジュール９１が冷えすぎることが懸念される場合は、突出部のない平坦な不織布１１を設けることで、太陽電池モジュール９１の冷却を抑制することができる。

以上の説明では、不織布１１と太陽電池モジュール９１との間にアルミ箔１３が設けられているとしたが、アルミ箔１３を設けずに、不織布１１を直接太陽電池モジュール９１の裏面９１ｂに接触させて配設することとしてもよい。アルミ箔１３は、設置面Ｓからの輻射熱等を勘案して、設置の有無を適宜決定することができる。

以上の説明では、親水性シートが不織布１１であるとしたが、不織布以外の、織布、珪藻土やシラス土のような多孔質の無機材料を密着させた樹脂等のシートであってもよい。親水性シートは、透水性、吸水性が高い方が好ましい。また、以上の説明では、熱伝導膜がアルミ箔１３であるとしたが、アルミ箔以外の、銅箔や鋼板、熱伝導率の大きな樹脂シート等であってもよい。

１ 発熱体冷却システム
１１ 不織布
１１ｂ ブラシ（突出部）
１１ｆ ひだ（突出部）
１１ｐ パイプ（突出部）
１３ アルミ箔（熱伝導膜）
１５ 供給管
３１ 給水ポンプ
３１ｖ インバータ
５０ 制御装置
５１ 温度センサ
９１ 太陽電池モジュール
９１ａ 表面
９１ｂ 裏面
ｗ 冷却用水

Claims (4)

1. 表面を上方に向け、裏面を下方に向けて設置された平板状の発熱体を冷却するシステムであって；
   前記裏面を覆うように配設された親水性シートと；
   前記親水性シートに冷却用水を供給する供給管と；
   前記供給管に前記冷却用水を圧送する給水ポンプとを備え；
   前記給水ポンプから吐出された前記冷却用水が、前記供給管から溢流して前記親水性シートへ流出するように構成され；
   前記親水性シートが、前記発熱体から離れる方向に延びた突出部を有し；
   前記裏面と前記親水性シートとの間に設けられた熱伝導膜をさらに備え；
   前記熱伝導膜が前記突出部の中に存在し、かつ、前記突出部の中に存在する前記熱伝導膜に複数の通気孔が形成されている；
   発熱体冷却システム。
2. 表面を上方に向け、裏面を下方に向けて設置された平板状の発熱体を冷却するシステムであって；
   前記裏面を覆うように配設された親水性シートと；
   前記親水性シートに冷却用水を供給する供給管と；
   前記供給管に前記冷却用水を圧送する給水ポンプとを備え；
   前記給水ポンプから吐出された前記冷却用水が、前記供給管から溢流して前記親水性シートへ流出するように構成され；
   前記親水性シートが、前記発熱体から離れる方向に延びた突出部を有し；
   前記突出部は、紐状にした前記親水性シートを複数本ずつ束ねたブラシで形成された；
   発熱体冷却システム。
3. 前記裏面と前記親水性シートとの間に設けられた熱伝導膜を備える；
   請求項２に記載の発熱体冷却システム。
4. 前記発熱体の温度を検出する温度センサと；
   前記給水ポンプから吐出される前記冷却用水の流量を増減させる供給水量可変装置と；
   前記温度センサで検出された温度が所定の温度となるように前記供給水量可変装置を制御する制御装置とを備える；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発熱体冷却システム。

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