JP7021671B2 - 集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電パネル、集光型太陽光発電装置、及び集光型太陽光発電モジュールの製造方法 - Google Patents

集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電パネル、集光型太陽光発電装置、及び集光型太陽光発電モジュールの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電パネル、集光型太陽光発電装置、及び集光型太陽光発電モジュールの製造方法に関する。
本出願は、２０１７年８月７日出願の日本出願第２０１７－１５２４７１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
集光型太陽光発電装置において光学系基本単位を成すユニットには、例えば、凸レンズである一次集光レンズと、球レンズである二次集光レンズと、発電素子とを備えているものがある（例えば、特許文献１（ＦＩＧ．８）参照）。発電素子としては、発電効率の高い化合物半導体素子による太陽電池セルが用いられる。太陽光は一次集光レンズで集光されて二次集光レンズに入射し、二次集光レンズでさらに集光されて発電素子に到達する。
かかる構成により、小さな発電素子に対して大きな光エネルギーを集中し、高効率で発電することができる。このような集光型太陽光発電ユニットがマトリックス状に多数並べられて集光型太陽光発電モジュールを成し、さらにそのモジュールがマトリックス状に多数並べられて集光型太陽光発電パネルを成す。集光型太陽光発電パネルは、当該パネルを太陽に向けて追尾動作させるための駆動装置と共に、集光型太陽光発電装置を構成する。
上記集光型太陽光発電モジュールにおいて、筐体の底板は、その表面上に多数の発電素子が搭載される。この底板には、製造コストを抑えつつ放熱性を確保するという観点から、板厚の薄い金属板（例えばアルミニウム等）が用いられることがある。また、筐体の外枠を形成する枠体は底板の外縁部を支持している。この枠体には、製造コストを抑えるために、樹脂材料が用いられることがある。
米国特許出願公開第ＵＳ２０１０／０２３６６０３Ａ１号
一実施形態である集光型太陽光発電モジュールは、太陽光を集光する集光レンズを複数並べて構成された集光部と、前記複数の集光レンズそれぞれに対応する位置に配置された複数の発電素子と、前記複数の発電素子それぞれに対応して設けられ、前記複数の集光レンズが集光する太陽光を前記複数の発電素子に導く複数の二次集光レンズと、前記複数の二次集光レンズ及び前記複数の発電素子を収容する筐体と、を備え、前記筐体は、樹脂製の枠体と、前記枠体に固定されるとともに内側面に前記複数の二次集光レンズ及び前記複数の発電素子が配置された金属製の底板と、を備え、前記底板の外側面には、当該底板の外側面に沿って延びる柱状に形成され、前記底板の熱を外部へ放熱する１又は複数の放熱部材が取り付けられている。
また、他の一実施形態は、上述の集光型太陽光発電モジュールを複数個並べて成る集光型太陽光発電パネルである。
さらに、他の一実施形態は、上述の集光型太陽光発電パネルと、当該集光型太陽光発電パネルが太陽の方向を向いて太陽の動きに追尾動作するように駆動する駆動装置と、を備える集光型太陽光発電装置である。
さらに、他の一実施形態は、集光型太陽光発電装置に取り付けられる上述の集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、前記複数の発電素子と、前記複数の二次集光レンズとを収容した前記筐体に前記集光部を取り付けてなる中間組立品を、前記集光型太陽光発電装置の取付レールに取り付けた後、前記１又は複数の放熱部材を前記底板の外側面に取り付けるものである。
図１は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。 図２は、集光型太陽光発電モジュールの一例を拡大して示す斜視図である。 図３は、フレキシブルプリント配線板を拡大した斜視図である。 図４は、１個のフレネルレンズと、それに対応する位置に配置されるパッケージ内の発電素子との位置関係を模式的に示した図である。 図５は、第１実施形態に係る筐体を示す斜視図である。 図６は、筐体の長手方向に沿った断面図である。 図７Ａは、底板の内側面の一部拡大図であり、図７Ｂは、溝部の拡大図である。 図８は、底板の内側面における溝部の配列の一部を示した図である。 図９は、底板の外側面を示す図である。 図１０は、放熱部材が取り付けられた底板の部分断面図である。 図１１は、モジュールの製造方法の内の一部の工程を示す図である。 図１２Ａは、放熱部材の変形例を示す底板の部分断面図であり、図１２Ｂは、放熱部材の他の変形例を示す底板の部分断面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
上記集光型太陽光発電モジュールにおいて、筐体の底板に搭載された発電素子は、温度の上昇によって発電効率が低下することがある。このため、発電素子は金属製の底板へ放熱することで温度上昇を抑制するように構成されている。
金属製の底板は熱伝導性が高く放熱性が良好である一方、熱膨張しやすい。このため、樹脂製の枠体によって底板が面方向に拡がることが制限されている場合、樹脂と金属との熱膨張係数の差によって、底板が面外方向に凸状に膨らむように撓み、発電素子の位置が本来あるべき位置からずれて、発電効率が低下することがある。
特に、熱膨張により底板が筐体内側方向へ凸状に撓み、発電素子が一次集光レンズに近づくように移動する場合、二次集光レンズの入光面（上側面）での一次集光レンズの集光範囲が、二次集光レンズの入光面（直径）よりも大きくなり、集光漏れが生じることがある。
このように、集光型太陽光発電モジュールにおいては、発電素子の温度上昇や、それに伴う底板に生じる撓みによって、発電効率が低下するという問題を有している。
特に、集光型太陽光発電モジュールが高温地域に設置され、発電時の温度上昇が非常に高くなると、底板から外部への放熱が間に合わず、発電素子の温度上昇及び底板の撓みが顕著となり、発電効率をより低下させるおそれがある。
本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであり、底板の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができる集光型太陽光発電モジュールの提供を目的とする。
［本開示の効果］
本開示によれば、底板の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができる。
［実施形態の説明］
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態である集光型太陽光発電モジュールは、太陽光を集光する集光レンズを複数並べて構成された集光部と、前記複数の集光レンズそれぞれに対応する位置に配置された複数の発電素子と、前記複数の発電素子それぞれに対応して設けられ、前記複数の集光レンズが集光する太陽光を前記複数の発電素子に導く複数の二次集光レンズと、前記複数の二次集光レンズ及び前記複数の発電素子を収容する筐体と、を備え、前記筐体は、樹脂製の枠体と、前記枠体に固定されるとともに内側面に前記複数の二次集光レンズ及び前記複数の発電素子が配置された金属製の底板と、を備え、前記底板の外側面には、当該底板の外側面に沿って延びる柱状に形成され、前記底板の熱を外部へ放熱する１又は複数の放熱部材が取り付けられている。
上記構成の太陽光発電モジュールによれば、底板の外側面に沿って延び、底板の熱を外部へ放熱する柱状の放熱部材が底板の外側面に取り付けられているので、底板に伝導する発電素子からの熱を放熱部材によって効果的に放熱させることができる。同時に、放熱部材によって底板を外側面側から補強することができ底板の剛性を高めることができる。この結果、熱膨張による底板の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができる。
（２）上記太陽光発電モジュールにおいて、前記１又は複数の放熱部材は、金属からなる角柱状のパイプ材であることが好ましい。
この場合、長手方向に沿った角部を有することで長手方向における曲げ強さが比較的高い角柱状のパイプ材を底板に沿わせることによって効果的に底板を補強することができるとともに、底板に対して一側面を向けて取り付けることができ、底板との間で熱的に接続される面積をより多く確保できる。さらに、パイプ材とすることで放熱部材としての表面積をより広く確保でき、より効果的に放熱させることができる。
（３）上記太陽光発電モジュールにおいて、前記枠体は、外枠を形成する枠本体部と、前記枠本体部の内側において前記底板の内側面に沿って延びており両端部が前記枠本体部に一体に形成された底板抑え部と、を備え、前記１又は複数の放熱部材の長手方向は、前記底板抑え部の長手方向に対して交差していることが好ましい。
この場合、互いに長手方向が交差している放熱部材と底板抑え部とによって外側面からと内側面からの両面から多方向に底板を補強することができ、底板の剛性をより高めることができる。
（４）また、上記太陽光発電モジュールにおいて、前記１又は複数の放熱部材は、前記底板の外側面との間に熱伝導性を有する接着材層を介在して取り付けられていることが好ましい。
この場合、筐体を組み立てた後に、放熱部材を底板の外側面に取り付けることができる。よって、例えば、集光型太陽光発電モジュールを設置場所に設置した後に、その設置場所の環境に応じて、取り付ける放熱部材の本数を調整することができる。
（５）また、上記太陽光発電モジュールにおいて、前記接着材層は、熱伝導性を有するコーキング材、及び熱伝導性を有するテープの少なくともいずれか一方を用いて構成されることが好ましい。
この場合、ボルト及びナットや、リベット等を用いる必要がないので、筐体を組み立てた後に、放熱部材を容易に取り付けることができる。
（６）また、他の一実施形態は、上述の集光型太陽光発電モジュールを複数個並べて成る集光型太陽光発電パネルである。
この構成によれば、底板の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができる。
（７）さらに、他の一実施形態は、上述の集光型太陽光発電パネルと、当該集光型太陽光発電パネルが太陽の方向を向いて太陽の動きに追尾動作するように駆動する駆動装置と、を備える集光型太陽光発電装置である。
この構成によれば、底板の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができる。
（８）さらに、他の一実施形態は、集光型太陽光発電装置に取り付けられる上述の集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、前記複数の発電素子と、前記複数の二次集光レンズとを収容した前記筐体に前記集光部を取り付けてなる中間組立品を、前記集光型太陽光発電装置の取付レールに取り付けた後、前記１又は複数の放熱部材を前記底板の外側面に取り付けるものである。
この構成によれば、集光型太陽光発電装置の取付レールに中間組立品を取り付けた後、放熱部材を底板の外側面に取り付けることで集光型太陽光発電モジュールとして完成させることができるので、例えば、集光型太陽光発電装置を設置場所に設置した後に、その設置場所の環境に応じて、取り付ける放熱部材の本数を調整することができる。
［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔集光型太陽光発電装置、及び集光型太陽光発電パネルについて〕
まず、集光型太陽光発電装置の構成から説明する。
図１は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。
図１において、集光型太陽光発電装置１００は、左右２翼に分かれたパネルを備える集光型太陽光発電パネル１と、集光型太陽光発電パネル１を背面側で支持する架台２とを備えている。
なお、図１において、紙面右側のパネル１は、架台２の構造を示すために、太陽光発電パネル１の一部を省略して示している。
架台２は、基礎３と、基礎３に立設されている支持部４とを備えている。基礎３は、地面に固定されている。支持部４は鉛直に設けられている。支持部４の上端の、太陽光発電パネル１の支持点には、駆動装置５が設けられている。この駆動装置５は、太陽光発電パネル１を、水平に延びている軸６を中心とする仰角方向に回動するように駆動する。また、駆動装置５は、太陽光発電パネル１を、支持部４を中心とする方位角方向に回動するように駆動する。
駆動装置５は、制御装置（図示省略）によって制御される。制御装置は、駆動装置５の内蔵モータを駆動するための駆動回路を有している。各軸のモータ（ステッピングモータ）の動作により、太陽光発電パネル１は、方位角、仰角のそれぞれについて任意の角度の姿勢をとることができる。
制御装置は、太陽光発電パネル１が太陽の方向を向いて太陽の動きに追尾動作するように駆動装置５を制御する。
駆動装置５によって駆動される軸６には、当該軸６に直交する方向に複数の梁７が設けられている。太陽光発電パネル１は、これら複数の梁７の上側に固定されている。太陽光発電パネル１は、例えば、１０個の集光型太陽光発電モジュール１０を横一列に並べて構成されているユニットＵを多段に配列することで構成されている。
ユニットＵは、複数の集光型太陽光発電モジュール１０と、これら集光型太陽光発電モジュール１０を一列に整列した状態で一体に固定している上下一対の取付レール８とを備えている。
各ユニットＵは、各梁７に架け渡され、各梁７の上側に固定されている。
太陽光発電パネル１の各翼は、例えば１０個のユニットＵによって構成されている。これにより、太陽光発電パネル１の各翼は、縦１０×横１０の集光型太陽光発電モジュール１０をマトリクス状に並べて構成されている。従って、両翼の太陽光発電パネル１で、２００個の集光型太陽光発電モジュール１０が存在している。
〔集光型太陽光発電モジュールについて〕
図２は、集光型太陽光発電モジュール（以下、単にモジュールとも言う。）１０の一例を拡大して示す斜視図（集光部１３の一部を破断している。）である。図２において、モジュール１０は、箱状の筐体１１と、筐体１１の底板１５に複数列に並べるように配置されたフレキシブルプリント配線板１２と、筐体１１の鍔部１１ｂに、蓋のように取り付けられた集光部１３とを主要な構成要素として備えている。
集光部１３は、フレネルレンズアレイであり、太陽光を集光するフレネルレンズ１３ｆをマトリックス状に複数個（例えば縦１４×横１０で、１４０個）並べて構成されている。このような集光部１３は、例えば、ガラス板を基材として、その裏面（内側面）にシリコーン樹脂膜を形成したものとすることができる。フレネルレンズ１３ｆは、この樹脂膜に形成される。
筐体１１は、フレキシブルプリント配線板１２が配置された底板１５と、底板１５の外縁部等が取り付けられ、集光部１３を底板１５に対向させて保持している枠体１６とを備えている。なお、筐体１１については、後に詳述する。
図３は、フレキシブルプリント配線板１２を拡大した斜視図である。
図３において、本例のフレキシブルプリント配線板１２は、図示しない導電パターンが形成されたフレキシブル基板１２ｆを含んで構成されている。フレキシブルプリント配線板１２には、複数の発電素子（図４には図示せず。）が実装されている。発電素子は、パッケージ１７の内部に組み込まれている。
各発電素子は、複数のフレネルレンズ１３ｆそれぞれに対応する位置に配置されている。
パッケージ１７上には、二次集光レンズであるボールレンズ１８が取り付けられている。発電素子を含むパッケージ１７及びボールレンズ１８は、二次集光部１９を構成している。
このフレキシブルプリント配線板１２は、幅広に形成されて発電素子及び二次集光部１９が設けられている幅広部１２ａと、幅広部１２ａよりも幅が狭い幅狭部１２ｂとが交互に並ぶように形成されている。これによって基板材料を節減している。
図４は、１個のフレネルレンズ１３ｆと、それに対応する位置に配置されるパッケージ１７内の発電素子との位置関係を模式的に示した図である。図４では、フレキシブルプリント配線板１２に搭載されたパッケージ１７を断面で示している。
図４に示すように、発電素子２０は、パッケージ１７に囲まれた状態でフレキシブルプリント配線板１２に実装されている。発電素子２０としては、発電効率の高い化合物半導体素子からなる太陽電池セルが用いられる。
球状のレンズであるボールレンズ１８は、発電素子２０から少し離れて（浮かせて）、パッケージ１７の上端で支持されており、発電素子２０の直前に配置されている。
発電素子２０及びボールレンズ１８は、一次集光レンズとしてのフレネルレンズ１３ｆの光軸にほぼ一致するように配置されている。よって、フレネルレンズ１３ｆが集光する太陽光は、ボールレンズ１８によって発電素子２０に導かれる。
このように、複数の発電素子２０は、フレネルレンズ１３ｆそれぞれに対応する位置に配置される。また、ボールレンズ１８は、複数の発電素子それぞれに対応して設けられる。
パッケージ１７内における発電素子２０とボールレンズ１８との隙間の空間は透光性の樹脂で満たされたシール部２１となっている。シール部２１により発電素子２０は密封され、水分や埃等が発電素子２０に付着しないよう保護されている。シール部２１用の樹脂は例えばシリコーンであり、液状態で流し込まれ、固化してシール部２１となる。
〔筐体について〕
図５は、筐体１１を示す斜視図であり、図６は、筐体１１の長手方向に沿った断面図である。図５及び図６において、筐体１１は、長辺と短辺とを有する方形（ここでは長方形（正方形でもよい。））の箱状に形成されており、樹脂製の枠体１６に、例えばアルミニウム合金からなる底板１５を取り付けて構成されている。
また、図６に示すように、底板１５には、角柱状のパイプ材からなる放熱部材４０が複数本取り付けられている。
なお、図６では、後に説明する保護部材２８及び遮蔽部材２９を省略して記載している。
枠体１６は、例えば、ガラス繊維が充填されたＰＢＴ（Ｐｏｌｙ Ｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）樹脂等の樹脂材料により形成されており、外枠（側壁枠）を形成する枠本体部２５と、この枠本体部２５の内側において当該枠本体部２５に一体に形成された底板抑え部２６とを有している。
枠本体部２５は、方形枠状に形成された基台部２５ａと、この基台部２５ａ上から突出する一対の短辺側壁部２５ｂ及び一対の長辺側壁部２５ｃとが一体に形成されて構成されている。基台部２５ａの底面には、底板１５の外縁部が図示しない締結部材及び接着材層により固定されている。また、短辺側壁部２５ｂおよび長辺側壁部２５ｃの各上端部には、上述のように集光部１３（図２参照）が取り付けられる鍔部１１ｂが形成されている。
底板抑え部２６は、例えば、角柱状に形成されており、底板１５のほぼ中央において筐体１１の短辺方向に沿って延びている。
底板抑え部２６の長手方向の両端部は、長辺側壁部２５ｃの内側面に繋がっている。これにより、長辺側壁部２５ｃの長手方向中央部が内側や外側に反るように変形するのが防止される。
また、底板抑え部２６の底面２６ａは、基台部２５ａの底面２５ａ１とほぼ面一とされ、底板１５の内側面１５ａに当接している。これにより、底板抑え部２６は、底板１５の内側面１５ａを抑えている。
底板抑え部２６の底面２６ａと、底板１５の内側面１５ａとの間は、コーキング材等からなる接着材層によって互いに接着固定されている。
図５に示すように、筐体１１は、さらに、枠本体部２５に取り付けられた保護部材２８と、底板抑え部２６を覆う遮蔽部材２９とを備えている。保護部材２８は、短辺側壁部２５ｂの内側面の下半分全体を覆う短辺保護板２８ａと、長辺側壁部２５ｃの内側面の下半分全体を覆う長辺保護板２８ｂとによって構成されている。保護部材２８及び遮蔽部材２９は、例えばアルミニウム合金の金属製の板材からなる。
短辺保護板２８ａ及び長辺保護板２８ｂの各下端部は、内側に折り曲げられ、短辺側壁部２５ｂ及び長辺側壁部２５ｃよりも内側に突出している基台部２５ａの上面も覆っている。
保護部材２８は、集光部１３のフレネルレンズ１３ｆ（図２参照）による集光位置が、枠本体部２５に隣接する発電素子２０（二次集光レンズ１８）からずれたときに、集光された太陽光が、枠本体部２５の基台部２５ａ、短辺側壁部２５ｂ及び長辺側壁部２５ｃに直接照射されるのを防止し、熱損傷するのを防止している。
また、遮蔽部材２９は、フレネルレンズ１３ｆにより集光された太陽光が本来の集光位置からずれることで底板抑え部２６に直接照射されるのを防止し、熱損傷するのを防止している。
底板１５は、枠体１６の基台部２５ａに応じて長辺と短辺とを有する矩形状に形成されており、上述のように、枠体１６の基台部２５ａ及び底板抑え部２６に接着固定されている。底板１５は上述のようにアルミニウム合金からなる板材であり、発電素子２０の熱を底板１５へ伝導させて、発電の際における発電素子２０の温度上昇を抑制するように構成されている。
なお、以下の説明において、図６中、底板１５において筐体１１内側の内側面１５ａが向いている方向（紙面上方向）を筐体内側方向、底板１５において筐体１１外側の外側面１５ｂが向いている方向（紙面下方向）を筐体外側方向という。
図７Ａは、底板１５の内側面の一部拡大図である。
図７Ａに示すように、底板１５の内側面１５ａには、二次集光部１９及び発電素子２０が実装されたフレキシブルプリント配線板１２が複数列となるように配置されている。
フレキシブルプリント配線板１２は、その長手方向が底板１５の長辺と平行な方向である長辺方向に平行となるように配置されている。
内側面１５ａにおいて、フレキシブルプリント配線板１２の幅広部１２ａと幅狭部１２ｂとの間の境界部１２ｃが配置される部分の周辺には、内側面１５ａに対して凹む微小な溝からなる溝部３０が形成されている。
この溝部３０は、底板１５の内側面１５ａにおけるフレキシブルプリント配線板１２の取り付け位置の中で、フレキシブルプリント配線板１２における境界部１２ｃが配置される位置に複数点在して設けられている。
これによって、複数の溝部３０は、フレキシブルプリント配線板１２を取り付ける際に、フレキシブルプリント配線板１２の位置決めを行うためのマーカとして機能する。
図７Ｂは、溝部３０の拡大図である。なお、図７Ｂでは、フレキシブルプリント配線板１２を破線で示している。
図７Ｂに示すように、溝部３０は、フレキシブルプリント配線板１２の幅方向ほぼ中心において当該フレキシブルプリント配線板１２の長手方向（底板１５の長辺方向）に沿って線状に形成された第１溝３１と、第１溝３１に交差する線状の第２溝３２と、第１溝３１に平行とされ当該第１溝３１の両側に線状に形成された一対の第３溝３３とを含んで構成されている。
溝部３０を構成する第１溝３１、第２溝３２、及び第３溝３３は、内側面１５ａに対して凹む微小な溝であり、プレス加工や、けがき針等で形成される。例えば、第１溝３１、第２溝３２、及び第３溝３３の溝幅及び溝深さは、１００分の数ミリ程度である。なお、底板１５の板厚が約１ミリメートルである。
また、本実施形態において、溝部３０を構成する第１溝３１、第２溝３２、及び第３溝３３の長さは約２０ｍｍ、第１溝３１と、第３溝３３との間隔が、約５ｍｍに設定されている。
第１溝３１及び一対の第３溝３３は、フレキシブルプリント配線板１２の境界部１２ｃの大まかな位置を表示している。
また、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、フレキシブルプリント配線板１２の境界部１２ｃには、孔部１２ｃ１が形成されている。フレキシブルプリント配線板１２は、第１溝３１と第２溝３２との交差点が孔部１２ｃ１から露出するように取り付けられる。これによって、孔部１２ｃ１の部分においては、溝部３０に対して精度よくフレキシブルプリント配線板１２を位置決めし、取り付けることができる。
図８は、底板１５の内側面１５ａにおける溝部３０の配列の一部を示した図である。図８中、矢印Ｙ１は、底板１５の短辺に平行な短辺方向を示している。矢印Ｙ２は、底板１５の長辺方向を示している。図８において、フレキシブルプリント配線板１２は破線で示されており、また、複数列のフレキシブルプリント配線板１２の内の一部の列は省略されている。
図８に示すように、フレキシブルプリント配線板１２は、所定のピッチで等間隔に複数列配置されている。
また、フレキシブルプリント配線板１２の幅広部１２ａは、短辺方向に沿って配置されている。
よって、フレキシブルプリント配線板１２の幅広部１２ａは、長辺方向に沿って等間隔で配列されるとともに、短辺方向に沿って等間隔で配列されている。
溝部３０は、長辺方向及び短辺方向に沿って複数配列されている。
溝部３０は、短辺方向においては、複数列のフレキシブルプリント配線板１２の内、互いに隣り合う２列間のピッチと同じ距離をおいて配列されている。
また、溝部３０の短辺方向の配列は、互いに隣り合う一対の幅広部１２ａによって構成される一対の短辺方向の列を基準としている。
図８中、短辺方向に並ぶ複数の幅広部１２ａ１による列Ｌ１と、短辺方向に並ぶ複数の幅広部１２ａ２による列Ｌ２とは、互いに隣り合う一対の幅広部１２ａによって構成される一対の短辺方向の列を構成している。
溝部３０は、幅広部１２ａ１による列Ｌ１と、１２ａ２による列Ｌ２との間の内側に位置する境界部１２ｃの位置に交互に形成されることで、短辺方向に沿って配列される。
例えば、図８中、最上段の最も右側に配置されている溝部３０は、列Ｌ１に属する幅広部１２ａ１における幅広部１２ａ２側の境界部１２ｃの位置に形成されている。
また、最上段の最も右側に配置されている溝部３０に対して短辺方向に隣接する溝部３０は、列Ｌ２に属する幅広部１２ａ２における幅広部１２ａ１側の境界部１２ｃの位置に形成されている。
このように、溝部３０は、互いに隣り合う一対の幅広部１２ａによって構成される一対の短辺方向の列を基準として、短辺方向に沿って等間隔で配列されている。
また、図８中、短辺方向に並ぶ複数の幅広部１２ａ４による列Ｌ４と、短辺方向に並ぶ複数の幅広部１２ａ５による列Ｌ５とについても、互いに隣り合う一対の幅広部１２ａによって構成される一対の短辺方向の列を構成している。
よって、溝部３０は、複数の幅広部１２ａ４による列Ｌ４と、複数の幅広部１２ａ５による列Ｌ５とを基準として、短辺方向に沿って配列されている。
幅広部１２ａ１，１２ａ２で構成される一対の短辺方向の列Ｌ１，Ｌ２と、幅広部１２ａ４，１２ａ５で構成される一対の短辺方向の列Ｌ４，Ｌ５との間には、短辺方向に並ぶ複数の幅広部１２ａ３による短辺方向の列Ｌ３が介在している。
このため、溝部３０は、長辺方向に並ぶ幅広部１２ａの内、互いに隣り合う２つの幅広部１２ａを挟むことで一定の距離を置いて、長辺方向に沿って配列されている。
ここで、図８中、短辺方向において互いに隣り合う一対の溝部３０同士の間隔Ｗ１は、長辺方向において互いに隣り合う一対の溝部３０同士の間隔Ｗ２よりも狭くなっている。
なお、ここで間隔Ｗ２は、短辺方向に沿って配列された複数の溝部３０で構成される列同士の間における最小の間隔を示す。
例えば、底板１５の長辺が８００ｍｍ、短辺が６００ｍｍである場合、間隔Ｗ１は５０ｍｍ、間隔Ｗ２は１３０ｍｍに設定される。この場合、溝部３０が短辺方向に沿って並ぶ列が４列、溝部３０が長辺方向に沿って並ぶ列が１０列となる。
このように、溝部３０は、底板１５の内側面１５ａにおけるフレキシブルプリント配線板１２の取り付け位置に対応する位置に複数点在して設けられることで、フレキシブルプリント配線板１２を内側面１５ａに取り付ける際の当該フレキシブルプリント配線板１２の位置決めマーカとして機能する。
さらに、複数の溝部３０は、底板１５の内側面１５ａ側の熱膨張を緩和させる機能を有している。
微小な溝である溝部３０は、底板１５が熱膨張する場合、溝部３０を構成する各溝３１，３２，３３の溝幅が狭まる。各溝３１，３２，３３の溝幅が狭まる分だけ底板１５の面方向の膨張量が緩和される。
よって、溝部３０が設けられた面である内側面１５ａは、底板１５が熱膨張した場合、溝部３０を構成する各溝３１，３２，３３の幅が狭まり、内側面１５ａ側における面方向の膨張量が緩和される。
一方、底板１５の内側面１５ａの反対面である外側面１５ｂ（図６）には、溝部３０は形成されていない。よって、底板１５の外側面１５ｂにおける膨張量は、溝部３０が形成されていない分、膨張量が相対的に大きくなる。
つまり、底板１５の内側面１５ａに、底板１５の内側面１５ａ側の熱膨張を緩和させるための溝部３０が設けられているので、底板１５が熱膨張した場合、内側面１５ａ側における熱膨張による膨張量を、外側面１５ｂ側の膨張量よりも相対的に小さくすることができる。
このため、底板１５が熱膨張したときに、当該底板１５を筐体外側方向へ突出するように撓ませることができ、この結果、底板１５が熱膨張により筐体内側方向へ撓むのを抑制することができる。
また、各溝部３０は、底板１５の長辺方向に沿って線状に形成された第１溝３１と、第１溝３１に交差する線状の第２溝３２とを含んでいるので、溝部３０により熱膨張が緩和される方向を内側面１５ａ内において多方向にできるとともに、溝部３０によって底板１５における位置を明確に表示することができる。
さらに、本実施形態において、短辺方向において互いに隣り合う一対の溝部３０同士の間隔Ｗ１は、長辺方向において互いに隣り合う一対の溝部３０同士の間隔Ｗ２よりも狭くなっている。これにより、短辺方向に沿ってより多数の溝部３０が配列されるので、底板１５を長辺方向に分断するように溝部３０を配列することができる。この結果、短辺方向と比較して撓みやすい長辺方向において筐体外側方向へ撓むのを促すことができ、底板１５が熱膨張したときに筐体外側方向へ突出するように撓むのを促すことができる。
加えて、本実施形態では、筐体１１を構成する枠体１６が、外枠を形成する枠本体部２５と、枠本体部２５の内側において底板１５の内側面１５ａに沿って延びており両端部が枠本体部２５に一体に形成された底板抑え部２６と、を備えているので、この底板抑え部２６によって、底板１５が熱膨張により筐体内側方向へ撓むのを抑制することができる。
また、本実施形態の複数の溝部３０は、フレキシブルプリント配線板１２の位置決めを行うためのマーカとして機能するので、フレキシブルプリント配線板１２の位置決め用のマーカを別途設ける必要がなく、工数及びコストの削減を図ることができる。
〔放熱部材について〕
図９は、底板１５の外側面１５ｂを示す図である。
図９に示すように、底板１５の外側面１５ｂにおける両短辺の端縁には、複数のモジュール１０を一体に固定するための取付レール８（図１）が当接固定する取付部３５が確保されている。モジュール１０は、取付部３５を取付レール８に当接させた状態でボルトやナット等によって取付レール８に固定されて上述のユニットＵを構成する。モジュール１０は、ユニットＵとして集光型太陽光発電装置１００に取り付けられる。このとき、底板１５の外側面１５ｂにおいて、取付レール８が当接する取付部３５以外の部分は外部に露出した状態となる。
図６も参照して、底板１５の外側面１５ｂには、上述したように放熱部材４０が取り付けられている。放熱部材４０は、底板１５の外側面１５ｂにおける取付部３５以外の外部に露出した部分に取り付けられている。
放熱部材４０は、底板１５の熱を外部へ放熱するための部材であり、例えば、アルミニウム合金からなる４角柱状のパイプ材からなる。本実施形態において、放熱部材４０は、底板１５の外側面１５ｂに複数本（図例では３本）並べて取り付けられている。
放熱部材４０は、底板１５の外側面１５ｂに沿って延びる柱状に形成され、底板１５の長辺方向に平行に配置されている。よって、放熱部材４０の長手方向は、底板抑え部２６の長手方向に対して交差している。
また、放熱部材４０の長手方向は、モジュール１０を集光型太陽光発電装置１００に取り付けるための取付レール８の長手方向に対しても交差している。
放熱部材４０の両端は、取付部３５近傍まで延びている。これにより、放熱部材４０は、取付部３５を確保しつつ、できるだけ長尺に形成されている。
モジュール１０は、上下一対の取付レール８に取り付けられているため、短辺方向における曲げ剛性よりも、長辺方向における曲げ剛性が低くなるおそれがある。しかし、上述のように、放熱部材４０の長手方向を取付レール８の長手方向に対して交差させることで、モジュール１０（の底板１５）の長辺方向における曲げ剛性を高め、長辺方向において撓みが生じるのを抑制することができる。
図１０は、放熱部材４０が取り付けられた底板１５の部分断面図である。
放熱部材４０は、図１０に示すように、内部に断面方形の貫通孔４１を有するパイプ材である。
放熱部材４０は、底板１５の外側面１５ｂとの間に接着材層４２を介在して取り付けられている。
放熱部材４０は、外側面１５ｂに対して一側面４０ａを向けて取り付けられている。よって、接着材層４２は、一側面４０ａと底板１５の外側面１５ｂとの間に介在している。
接着材層４２は、熱伝導性を有するコーキング材を硬化させることで形成され、一側面４０ａと外側面１５ｂとの間に介在して放熱部材４０を底板１５に接着固定している。また、接着材層４２は、熱伝導性を有することで、放熱部材４０と底板１５とを熱的に接続している。
このように、放熱部材４０は、底板１５の外側面１５ｂとの間に接着材層４２を介在して取り付けられているので、筐体１１を組み立てた後に、放熱部材４０を底板１５の外側面１５ｂに取り付けることができる。よって、例えば、モジュール１０を設置場所に設置した後に、その設置場所の環境に応じて、取り付ける放熱部材４０の本数を調整することができる。
また、接着材層４２をコーキング材を硬化させることで形成したので、ボルト及びナットや、リベット等を用いる必要がなく、筐体１１を組み立てた後に、放熱部材４０を底板１５の外側面１５ｂに容易に取り付けることができる。
本実施形態のモジュール１０では、底板１５の外側面１５ｂに沿って延び、底板１５の熱を外部へ放熱する柱状の放熱部材４０が底板１５の外側面１５ｂに取り付けられているので、底板１５に伝導する発電素子２０からの熱を放熱部材４０によって効果的に放熱させることができる。同時に、放熱部材４０によって底板１５を外側面１５ｂ側から補強することができ底板１５の剛性を高めることができる。この結果、熱膨張による底板１５の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができる。
また、放熱部材４０は、アルミニウム合金からなる４角柱状のパイプ材であり、長手方向に沿った角部を有することで長手方向における曲げ強さが比較的高い角柱状のパイプ材を用いたことで効果的に底板１５を補強することができる。
また、放熱部材４０は、４角柱状であるため、底板１５に対して一側面４０ａを向けて取り付けることができ、底板１５との間で熱的に接続される面積を、例えば、断面円形のものと比較してより多く確保できる。さらに、パイプ材とすることで放熱部材４０としての表面積をより広く確保でき、より効果的に放熱させることができる。
また、放熱部材４０の長手方向は、底板抑え部２６の長手方向に対して交差しているので、外側面１５ｂからと内側面１５ａからの両面から多方向に底板１５を補強することができ、底板１５の剛性をより高めることができる。
この放熱部材４０は、モジュール１０の筐体１１が集光型太陽光発電装置１００に取り付けられた後に、筐体１１に取り付けることで、モジュール１０として完成させることができる。
図１１は、モジュール１０の製造方法の内の一部の工程を示す図である。
まず、図１１に示すように、フレキシブルプリント配線板１２を底板１５に設けることで複数のボールレンズ１８及び複数の発電素子２０を収容した筐体１１に対して集光部１３を取り付けてなる中間組立品を得る（ステップＳ１）。この中間組立品には、未だ放熱部材４０が取り付けられていない。
なお、上記中間組立品とは、上述のように、フレキシブルプリント配線板１２を底板１５に設けることで複数のボールレンズ１８及び複数の発電素子２０を収容した筐体１１に対して集光部１３を取り付けられたものであり、放熱部材４０の取り付け以外、モジュール１０としての組み立てが完了しているものを指す。
次いで、複数の中間組立品を取付レール８に固定することで複数の中間組立品を一体に固定したユニットを得る（ステップＳ２）。
そして、このユニットを集光型太陽光発電装置１００の梁７（図１）に固定する（ステップＳ３）。これにより、中間組立品は、集光型太陽光発電装置１００に取り付けられる。
このとき、上述したように、底板１５の外側面１５ｂにおいて、取付レール８が当接する取付部３５以外の部分は外部に露出した状態となる。
よって、ステップＳ３の後、集光型太陽光発電装置１００に取り付けられた中間組立品の底板１５の外側面１５ｂに放熱部材４０を取り付ける（ステップＳ４）。
このように、本実施形態のモジュール１０は、集光型太陽光発電装置１００の取付レール８に中間組立品を取り付けた後、放熱部材４０を底板１５の外側面１５ｂに取り付けることで集光型太陽光発電モジュール１０として完成させることができるので、例えば、集光型太陽光発電装置１００を設置場所に設置した後に、その設置場所の環境に応じて、取り付ける放熱部材４０の本数を調整することができる。
〔検証試験について〕
次に、上記実施形態に係るモジュール１０を用いて行った検証試験について説明する。
実施例品１として、上記第１実施形態にて説明した集光型太陽光発電モジュールを用いた。また、実施例品２として、底板１５の内側面１５ａに溝部３０が設けられていない点で上記実施形態のモジュールと相違するモジュールを用いた。また、比較例品として、溝部３０及び放熱部材４０が設けられていない点で上記実施形態のモジュールと相違するモジュールを用いた。これら実施例品１，２及び比較例品をそれぞれ同条件で発電させ、そのときの底板１５の撓み量、及び発電素子の温度の比較を行った。なお撓み量は、枠体の基台部の底面で定まる平面を基準として求め、底板全体の内、最も撓みが大きい箇所の撓み量を採用した。
試験条件としては、外気温が５０度で実施例品及び比較例品に一定時間発電させた。
試験の結果、実施例品１，２では、底板の撓み量は筐体外側方向及び筐体内側方向の両方向に０．５ｍｍの範囲で撓んだ。一方、比較例品では、底板の撓み量は５ｍｍで筐体内側方向に撓んだ。
また、実施例品１，２による発電素子の温度が９５度である一方、比較例品による発電素子の温度は１０５度であった。
これらの結果から、本実施形態のモジュールによれば、底板の撓みを抑制しつつ放熱性を高めることができることを確認できた。
〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記実施形態で示した放熱部材４０は、一例であって適宜変更が可能である。
上記実施形態では、放熱部材４０を底板１５の長辺方向に平行に複数本配置した場合を例示したが、例えば、放熱部材４０を底板１５の短辺方向に平行に配置してもよいし、両辺に交差する方向に配置してもよい。また、放熱部材４０を１本又は２本だけ配置してもよいし、上記実施形態の本数（３本）よりも多い本数配置してもよい。
また、上記実施形態では、放熱部材４０として４角柱状のパイプ材を用いた場合を例示したが、例えば、３角柱状の部材を用いてもよいし、５角形以上の角柱状の部材を用いてもよい。
また、上記実施形態では、内部に断面方形の貫通孔４１を有するパイプ材を用いたが、図１２Ａに示すように、他側面４０ｂ側にスリット４０ｃが形成されている４角柱状の部材を用いてもよいし、図１２Ｂに示すように、断面Ｉ型の柱状の部材を用いてもよい。
また、上記実施形態では、コーキング材を硬化させることで形成される接着材層４２によって放熱部材４０を外側面１５ｂに取り付けた場合を例示したが、熱伝導性を有するテープを用いて接着材層４２を形成してもよい。
また、熱伝導性を有するテープと、熱伝導性を有するコーキング材の両方を用いて、放熱部材４０を取り付けてもよい。この場合、放熱部材４０の両端部のみをコーキング材によって接着材層４２を形成し、他の部分をテープによって接着材層４２を形成してもよい。
本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 集光型太陽光発電パネル ２ 架台 ３ 基礎
４ 支持部 ５ 駆動装置 ６ 軸
７ 梁 ８ 取付レール
１０ 集光型太陽光発電モジュール １１ 筐体 １１ｂ 鍔部
１２ フレキシブルプリント配線板
１２ａ，１２ａ１，１２ａ２，１２ａ３，１２ａ４，１２ａ５ 幅広部
１２ｂ 幅狭部 １２ｃ 境界部 １２ｃ１ 孔部
１２ｆ フレキシブル基板 １３ 集光部
１３ｆ フレネルレンズ １５ 底板 １５ａ 内側面
１５ｂ 外側面 １６ 枠体 １７ パッケージ
１８ ボールレンズ １９ 二次集光部 ２０ 発電素子
２１ シール部 ２５ 枠本体部 ２５ａ 基台部
２５ａ１ 底面 ２５ｂ 短辺側壁部
２５ｃ 長辺側壁部 ２６ 底板抑え部 ２６ａ 底面
２８ 保護部材 ２８ａ 短辺保護板
２８ｂ 長辺保護板 ２９ 遮蔽部材 ３０ 溝部
３１ 第１溝 ３２ 第２溝 ３３ 第３溝
３５ 取付部 ４０ 放熱部材 ４０ａ 一側面
４０ｂ 他側面 ４０ｃ スリット ４１ 貫通孔
４２ 接着材層 １００ 集光型太陽光発電装置

Claims (7)

  1. 太陽光を集光する集光レンズを複数並べて構成された集光部と、
    前記複数の集光レンズそれぞれに対応する位置に配置された複数の発電素子と、
    前記複数の発電素子それぞれに対応して設けられ、前記複数の集光レンズが集光する太陽光を前記複数の発電素子に導く複数の二次集光レンズと、
    前記複数の二次集光レンズ及び前記複数の発電素子を収容する筐体と、を備え、
    前記筐体は、樹脂製の枠体と、前記枠体に固定されるとともに内側面に前記複数の二次集光レンズ及び前記複数の発電素子が配置された金属製の底板と、を備え、
    前記底板の外側面には、当該底板の外側面に沿って延びる柱状に形成され、前記底板の熱を外部へ放熱する１又は複数の放熱部材が取り付けられ、
    前記枠体は、
    外枠を形成する枠本体部と、
    前記枠本体部の内側において前記底板の内側面に沿って延びており両端部が前記枠本体部に一体に形成された底板抑え部と、を備え、
    前記１又は複数の放熱部材の長手方向は、前記底板抑え部の長手方向に対して交差している
    集光型太陽光発電モジュール。
  2. 前記１又は複数の放熱部材は、金属からなる角柱状のパイプ材である
    請求項１に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  3. 前記１又は複数の放熱部材は、前記底板の外側面との間に熱伝導性を有する接着材層を介在して取り付けられている
    請求項１又は請求項２に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  4. 前記接着材層は、熱伝導性を有するコーキング材、及び熱伝導性を有するテープの少なくともいずれか一方を用いて構成される
    請求項３に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  5. 請求項１に記載の集光型太陽光発電モジュールを複数個並べて成る集光型太陽光発電パネル。
  6. 請求項５に記載の集光型太陽光発電パネルと、当該集光型太陽光発電パネルが太陽の方向を向いて太陽の動きに追尾動作するように駆動する駆動装置と、を備える集光型太陽光発電装置。
  7. 集光型太陽光発電装置に取り付けられる請求項１に記載の集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、
    前記複数の発電素子と、前記複数の二次集光レンズとを収容した前記筐体に前記集光部を取り付けてなる中間組立品を、前記集光型太陽光発電装置の取付レールに取り付けた後、前記１又は複数の放熱部材を前記底板の外側面に取り付ける
    集光型太陽光発電モジュールの製造方法。
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