(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルの裏面に、供給される水を保持するとともに全体に浸透させる吸水性部材が熱的に接続された状態で設けられ、前記吸水性部材の裏面に、給水源から供給される水を前記吸水性部材に供給する導水材が設けられ、前記吸水性部材として、前記太陽光発電パネル本体の裏面に熱的に接続された状態で設けられ、供給される水を全体に浸透させる第一の吸水性部材と、供給される水を保持するとともに保持している水を前記第一の吸水性部材に供給する第二の吸水性部材とを備え、前記第二の吸水性部材が前記第一の吸水性部材の下側に設けられ、前記導水材が前記第一の吸水性部材と前記第二の吸水性部材との間に設けられ、前記第一の吸水性部材の単位面積当りの単位時間当り流量は、前記第二の吸水性部材の単位面積当りの単位時間当り流量よりも低く、前記第二の吸水性部材の単位面積当りの単位時間当り流量は、前記導水材の単位面積当りの単位時間当り流量よりも低いことを特徴とする太陽光発電パネルの冷却構造。
【請求項２】
前記給水源として貯水タンクとポンプとを備え、前記貯水タンクから前記導水材へ水を供給するための給水管が設けられることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電パネルの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電パネルの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽光発電パネルが利用されており、太陽光発電パネルは主に建物の屋根上に取り付けられるが、屋根上のような高温下では発電効率が低下してしまうものである。
【０００３】
そこで、太陽光発電パネルを冷却する方法として、太陽光発電パネルの表面に散水して、その気化熱により冷却する方法が知られている。この方法においては、太陽光発電パネルの表面に万遍なく散水することが困難で、また、表面に形成される水膜により屈折や反射等が生じて発電効率が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
また、太陽光発電パネルを冷却する別の方法として、太陽光発電パネルに送風して冷却する方法が知られている。この方法においては、送風装置が必要であり、また、周囲の雰囲気温度が高いと対流熱伝達効果が低いという問題があった。
【０００５】
そこで、上記問題点が解決されるように、太陽光発電パネルの裏面に、合成繊維製の蒸発式冷却体が設けられるとともに、管状の導水材が設けられる方法が開発された（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この方法にあっては、導水材が太陽光発電パネルの側方に設けられているため、太陽光発電パネルおよび導水材の設置面積の全体が大きくなり、全体の設置面積に占める太陽光発電パネルの設置面積が小さくなってしまう、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２２１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、全体の設置面積に占める太陽光発電パネルの設置面積が小さくなってしまうことのない太陽光発電パネルの冷却構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。
【００１０】
太陽光発電パネルの裏面に、供給される水を保持するとともに全体に浸透させる吸水性部材が熱的に接続された状態で設けられ、前記吸水性部材の裏面に、給水源から供給される水を前記吸水性部材に供給する導水材が設けられ、前記吸水性部材として、前記太陽光発電パネル本体の裏面に熱的に接続された状態で設けられ、供給される水を全体に浸透させる第一の吸水性部材と、供給される水を保持するとともに保持している水を前記第一の吸水性部材に供給する第二の吸水性部材とを備え、前記第二の吸水性部材が前記第一の吸水性部材の下側に設けられ、前記導水材が前記第一の吸水性部材と前記第二の吸水性部材との間に設けられ、前記第一の吸水性部材の単位面積当りの単位時間当り流量は、前記第二の吸水性部材の単位面積当りの単位時間当り流量よりも低く、前記第二の吸水性部材の単位面積当りの単位時間当り流量は、前記導水材の単位面積当りの単位時間当り流量よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
また、前記給水源として貯水タンクとポンプとを備え、前記貯水タンクから前記導水材へ水を供給するための給水管が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にあっては、全体の設置面積に占める太陽光発電パネルの設置面積が小さくなってしまうことがなく、速く全体に水が行き渡る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽光発電パネルの冷却構造の一実施形態の要部断面図である。
【図２】同上の太陽光発電パネルの冷却構造を備えた建物の斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の太陽光発電パネルの屋根材への取り付けの例を説明する断面図である。
【図４】同上における第一の吸水性部材、第二の吸水性部材、導水材を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図５】同上における給水管の導水材への接続を示す斜視図である。
【図６】他の実施形態における吸水性部材、導水材の断面図である。
【図７】更に他の実施形態における第一の吸水性部材、第二の吸水性部材、導水材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図５に基いて説明する。
【００１６】
図１、図３に示すように、太陽光発電パネル１は、パネル本体１１とパネル枠材１２とを備えている。パネル本体１１は、発電素子および電気回路を内蔵した強化ガラスで構成され、電気回路に接続される端子が設けられる。発電素子は、シリコンを主材料とする半導体素子からなり、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して出力するもので、その変換効率は２０〜３０％程度である。この種の発電素子は既に広く知られているため詳細な説明は省略する。また、発電素子の詳細な仕様等については限定されない。本実施形態のパネル本体１１は、正面（すなわち太陽光を受ける面）視において略矩形状をしている。
【００１７】
パネル枠材１２は、パネル本体１１の周囲を覆って保持するもので、本実施形態ではアルミニウム等の金属で形成される型材からなるが、材質はアルミニウムに限定されず、金属にも限定されない。またパネル枠材１２は、パネル本体１１の各辺に対応する部分毎に別体となっていてもよいし、パネル本体１１の隣接する辺に対応する部分が連結されて一体となっていてもよく、特に限定されない。このパネル枠材１２にパネル本体１１が保持されて、太陽光発電パネル１が構成される。
【００１８】
図２に示すように、太陽光発電パネル１は、パネル取付部材２を介して建物の屋根材３に取り付けられる。パネル取付部材２は、図３（ａ）に示すように、取付部材本体２１と、パネル取付用ボルト２２およびパネル取付用ナット２３と、押さえ部材２０とで構成される。取付部材本体２１は、アルミニウムや鋼等の金属で形成される部材で、屋根材３に取り付けられる部分にビスやねじや釘等からなる固着具２４が挿通される挿通孔２５が形成されるもので、本実施形態ではピース材である。取付部材本体２１に形成された挿通孔２５に固着具２４が挿通されて、取付部材本体２１が屋根材３に取り付けられる。また、取付部材本体２１の材質は、アルミニウムや鋼に限定されず、金属にも限定されない。
【００１９】
取付部材本体２１には、パネル取付用ボルト２２が挿通されるボルト挿通孔２６が形成されている。また、隣接する太陽光発電パネル１のパネル枠材１２の互いに対向する外面に、上方に向けて突出する起立片２７が設けられる。そして、隣接する太陽光発電パネル１のパネル枠材１２の起立片２７に、断面が下向きに開口するコ字状をした押さえ部材２０が上方より被せられる。押さえ部材２０には、パネル取付用ボルト２２が挿通されるボルト挿通孔（不図示）が形成されている。そして、取付部材本体２１のボルト挿通孔２６と押さえ部材２０のボルト挿通孔とに挿通されたパネル取付用ボルト２２にパネル取付用ナット２３が螺合されて、パネル枠材１２がパネル取付部材２に取り付けられる。
【００２０】
パネル取付部材２は、屋根材３上に軒方向に列をなすように複数個が間隔をあけて並設され、この列が軒棟方向に間隔をあけて複数列設けられる。本実施形態の屋根材３は陸屋根ではなく、軒方向に向けて下方に傾斜している。そして、太陽光発電パネル１が上記のようにパネル取付部材２に取り付けられるもので、図２においては、軒棟方向に４列設けられているが、列数や各列において並設されるパネル枚数は勿論限定されない。
【００２１】
ところで、太陽光発電パネル１における発電は、高温下で効率が低下する。すなわち、太陽光発電パネル１の周囲の雰囲気温度が高い場合や、太陽光発電パネル１に直射日光が照射される場合、発電素子が高温になって発電効率（変換効率）が低下するものである。発電効率の低下は、太陽光発電パネル１の温度上昇幅１０Ｋに対し、４％程度である（すなわち元の変換効率２０〜３０％に対し低下後の変換効率は１６〜２６％程度である）。このため、太陽光発電パネル１の温度が５０℃にまで上昇すると、設計上の基準温度である２５℃時の上記発電効率に対して、１０％程度発電効率が低下することとなる。
【００２２】
本発明においては、太陽光発電パネル１が高温になることに起因する発電効率の低下の抑制のため、太陽光発電パネル１に冷却部が設けられ、冷却部により太陽光発電パネル１が冷却されるものである。
【００２３】
冷却部は、図１、図４に示すように、供給される水を保持するとともに全体に浸透させる吸水性部材と、給水源から供給される水を吸水性部材に供給する導水材６とを備えたもので、本実施形態では吸水性部材として、太陽光発電パネル１の裏面に設けられる、少なくとも第一の吸水性部材４および第二の吸水性部材５の二種類の吸水性部材を備えている。
【００２４】
第一の吸水性部材４は、パネル本体１１の裏面の全面に亘って熱的に接続された状態で設けられ、第二の吸水性部材５から供給される水を全体に浸透させるものである。本実施形態の第一の吸水性部材４は、パネル本体１１と同様の略矩形状をした合成樹脂からなり、毛細管現象により水が全体に浸透するように、細孔や細溝が全体に形成されている。本実施形態では、透湿性を有する透湿性保持部材４０により、第一の吸水性部材４が保持される。透湿性保持部材４０は、例えば合成樹脂や木質材や金属等からなる、第一の吸水性部材４と同様の形状の板状をして、湿気（水蒸気）を透過させる多数の孔（不図示）が形成されたものである。透湿性保持部材４０は、そのフランジ４２がパネル枠材１２にビス４１により取り付けられて、第一の吸水性部材４を保持するものである。また、透湿性保持部材４０には、後述する導水管５０と連通する開口が底面に形成されている。なお、前記のような透湿性保持部材４０とは別の部材により、第一の吸水性部材４が太陽光発電パネル１に取り付けられてもよく、第一の吸水性部材４に保持されている水が湿気として大気へと放散可能であれば、特に限定されない。
【００２５】
第二の吸水性部材５は、第一の吸水性部材４の下側に設けられ、導水材６から供給される水を保持するとともに、保持している水を第一の吸水性部材４に供給するものである。本実施形態の第二の吸水性部材５は、毛細管現象により水が全体に浸透するように、細孔や細溝が全体に形成される合成樹脂からなり、透湿性を有しない導水管５０により保持される。導水管５０は、例えば合成樹脂や木質材や金属等からなるもので、断面形状は特に限定されない。導水管５０は、第一の吸水性部材４の下側に設けられるもので、本実施形態では、透湿性保持部材４０の軒方向の略中央部の下面に、軒棟方向が長手方向となるように取り付けられる。
【００２６】
また、導水管５０の上面には、透湿性保持部材４０に形成された開口と連通する開口が形成され、その開口が透湿性保持部材４０の開口と連通するように、透湿性保持部材４０に取り付けられる。そして、導水管５０と透湿性保持部材４０の両開口が重ねられて、導水管５０内と透湿性保持部材４０内とを連通させる連通口５１が形成され、この連通口を介して導水管５０の内部と透湿性保持部材４０の内部にまたがるように、導水材６が設けられる。
【００２７】
導水材６は、給水源から供給される水を第二の吸水性部材５に行き渡らせる透水性を有するもので、本実施形態の導水材６は、金属からなり、水を透過させる多数の孔（不図示）が形成された金属管６１である。給水源は、本実施形態では図２に示すように、建物に設けられる貯水ユニット７からなるもので、貯水ユニット７は、貯水タンク７１とポンプとを備える。本実施形態の貯水タンク７１は、雨水を貯留するタンクであるが、特に雨水タンクに限定されないものであり、また、給水源は本実施形態の貯水ユニット７に限定されず、例えば水道であってもよい。
【００２８】
貯水タンク７１と導水材６との間には、給水管７２が接続されるもので、本実施形態では、図５に示すように、導水材６の上端部に給水管７２が接続されている。これにより、給水管７２から導水材６の上端部に供給された水が、導水材６の下端部に向けて自重で流れる。導水材６内には、給水管７２から供給された水で満たされるのが好ましい。
【００２９】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３０】
貯水タンク７１に貯留された水は、ポンプにより給水管７２を介して導水材６の上端部に搬送される。導水材６の上端部に水が供給されて導水材６内に水が貯まると、導水材６は透水性を有しているため、導水管５０内と透湿性保持部材４０内に流入する。導水管５０内に流入した水は、第二の吸水性部材５により保持されるとともに、第一の吸水性部材４に吸収されていく。第一の吸水性部材４に吸収された水は、太陽光発電パネル１からの熱（主に伝導熱であるが、放射熱があってもよい）により蒸発し、透湿性保持部材４０の多数の孔を介して透湿性保持部材４０の外部に放散される。これにより、第一の吸水性部材４に吸収されている水が蒸発により減少すると、第一の吸水性部材４が第二の吸水性部材５に吸収されている水を吸収して、水が補充される。
【００３１】
また、第一の吸水性部材４と第二の吸水性部材５と導水材６の通水率（単位面積当りの単位時間当り流量）は、内部が空洞である導水材６が最も高く、次に第二の吸水性部材５が高く、第一の吸水性部材４が最も低い。これにより、第二の吸水性部材５と導水材６とが用いられず第一の吸水性部材４のみが用いられる場合に比べて、速く全体に水が行き渡る。
【００３２】
なお、第一の吸水性部材４と第二の吸水性部材５の通水率は、細孔または細溝の径や大きさや全体に占める割合、合成樹脂の材質により、適宜設定可能である。また、第一の吸水性部材４と第二の吸水性部材５の種類は、合成樹脂に限定されない。
【００３３】
上記のように、第一の吸水性部材４に吸収されている水が蒸発する際、気化熱として太陽光発電パネル１から熱を奪い、太陽光発電パネル１が冷却され、太陽光発電パネル１における発電効率の低下を抑えることができる。
【００３４】
上記構成によれば、太陽光発電パネル１の裏面側に導水材６が設けられるため、太陽光発電パネル１および導水材６の全体の設置面積が大きくなり、全体の設置面積に占める太陽光発電パネル１の設置面積が小さくなってしまことがない。
【００３５】
図３（ｂ）に、太陽光発電パネル１のパネル取付部材２への取り付けの他例を示す。パネル枠材１２は、枠材本体１３と、パネル本体１１の表面を押さえる押さえ片１４とからなる。枠材本体１３の外面には起立片２７が設けられ、枠材本体１３の内面には、パネル本体１１を支持する支持片１５が設けられる。
【００３６】
太陽光発電パネル１のパネル取付部材２への取り付けにあたっては、まず、枠材本体１３が取付部材本体２１に取り付けられる。次に、透湿性保持部材４０のフランジ４２が支持片１５に載置されることで、透湿性保持部材４０および第一の吸水性部材４が取付部材本体２１に載置される。そして、フランジ４２上にパネル本体１１が載置され、最後に、押さえ片１４が枠材本体１３に固定されて、完了する。押さえ片１４の枠材本体１３への固定は、嵌合、ビス４１による固着等、特に限定されない。
【００３７】
これにより、透湿性保持部材４０および第一の吸水性部材４が後付けで取り付け可能となる。すなわち、押さえ片１４が枠材本体１３から離脱されて、パネル本体１１が取り外され、次に、上記のように透湿性保持部材４０および第一の吸水性部材４が取付部材本体２１に取り付けられて、後付けがなされる。
【００３８】
次に、他の実施形態について図６に基づいて説明する。なお、本実施形態においても、大部分は図１乃至図５に示す上記実施形態と同じであるため、同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００３９】
本実施形態においては、上記実施形態における第二の吸水性部材５と導水材６とが一体化されている。第一の吸水性部材４と、導水材６と一体化された第二の吸水性部材５の通水率は、第二の吸水性部材５の方が高い。これにより、部材点数が削減される。
【００４０】
次に、更に他の実施形態について図７に基づいて説明する。なお、本実施形態においても、大部分は図１乃至図５に示す上記実施形態と同じであるため、同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００４１】
導水材６は、上記実施形態においては金属管６１であったのに対し、本実施形態においては、合成樹脂管６２からなるものである。合成樹脂管６２は、内部より浸透して外面に滴状に漏出するもので、水を透過させる多数の孔（不図示）が形成されたものである。このような合成樹脂管６２は、園芸用として広く販売されており、汎用の部材が利用可能となる利点がある。
【符号の説明】
【００４２】
１    太陽光発電パネル
１１  パネル本体
１２  パネル枠材
２    パネル取付部材
２１  取付部材本体
３    屋根材
４    第一の吸水性部材
４０  透湿性保持部材
５    第二の吸水性部材
５０  導水管
６１  導水材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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