(57)【要約】  太陽電池セルなどの発熱要素を保持するための装置及び方法。この装置は、第１及び第２の対向側部と、第１及び第２の対向端部と、太陽電池セルなどの発熱コンポーネントを取り付けるための、第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部との間のコンポーネント取付け面とを有する本体を含む。この装置は、伝熱要素が本体の対向側部で外側に延在するようにそれぞれの伝熱要素を保持するための複数の隔置された伝熱要素ホルダをさらに含むことができ、伝熱要素ホルダは、本体から第１及び第２の対向端部の少なくとも１つの上にある伝熱要素及び少なくとも１つのコネクタに熱を伝導するように動作可能に構成され、隣接した装置に対して本体の熱膨張を可能にすると同時に隣接した装置に本体を機械的に連結するために隣接した装置の対応するコネクタと連係するように動作可能に構成されている。これらのコネクタにより、複数の本体が各個別の本体の熱膨張を可能にすると同時に線形アレイで共に連結されることが可能になる。
2009538520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱要素を保持するための装置であって、
第１及び第２の対向側部と、第１及び第２の対向端部と、発熱コンポーネントを取り付けるための、前記第１及び第２の対向側部と前記第１及び第２の対向端部との間のコンポーネント取付け面とを有する本体と、
伝熱要素が前記本体の対向側部で外側に延在するようにそれぞれの前記伝熱要素を保持するための、前記本体から前記伝熱要素に熱を伝導するように動作可能に構成されている複数の隔置された伝熱要素ホルダと、
隣接した装置に対して前記本体の熱膨張を可能にすると同時に前記隣接した装置に前記本体を機械的に連結するために前記隣接した装置の対応するコネクタと連係するように動作可能に構成されている、前記第１及び第２の対向端部の少なくとも１つの上にある少なくとも１つのコネクタとを備える装置。
【請求項２】
前記ホルダが前記本体に凹部を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記本体が押出型材を備え、前記ホルダが前記押出型材にそれぞれの凹部を備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記凹部が前記取付け面と概ね平行に前記押出型材の前記第１の対向側部と前記第２の対向側部の間に延在する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記本体から周囲流体に熱を伝導するために前記伝熱要素ホルダによって保持された複数の隔置された伝熱要素をさらに備える請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記伝熱要素のそれぞれが、前記本体の前記第１の側部から外側に延在する第１の部分と、前記本体の前記第２の側部から外側に延在する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の間に延在する中間部分とを有し、前記中間部分が前記本体にあるそれぞれの凹部で保持される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記伝熱要素のそれぞれが、前記伝熱要素から前記流体に熱を伝導するための流体接触面を備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記流体接触面が概ね湾曲した表面を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記概ね湾曲した表面が円筒形表面を含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記流体接触面が複数の概ね平らな表面を含む請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記コネクタが、前記本体に対して隔置された関係で前記本体から垂れ下がる突起を備え、それによって前記突起と前記本体の間に空間が提供され、これによって、隣接した同様の装置の突起を前記空間に受け入れて、前記隣接した同様の装置に前記本体を機械的に連結することができる請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記突起が概ね前記第１の側部と前記第２の側部の間に延在する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
第１及び第２の対向側部と、第１及び第２の対向端部と、前記第１及び第２の対向側部と前記第１及び第２の対向端部との間の概ね平面のコンポーネント取付け面とを有する本体と、
太陽電池セルであって、前記太陽電池セルによって生成された熱が前記本体に伝導されるように前記コンポーネント取付け面に熱的に結合された太陽電池セルと、
前記本体に熱的に結合され、前記本体のそれぞれ前記第１及び第２の対向側部で外側に前記コンポーネント取付け面と概ね平行に延在する、前記本体から周囲流体に熱を伝導するための隔置された伝熱要素の第１及び第２のアレイとを備える放熱用太陽電池装置。
【請求項１４】
前記本体が前記伝熱要素を保持するためのホルダを備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ホルダが前記本体に凹部を備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記本体が押出型材を備え、前記ホルダが前記押出型材にそれぞれの凹部を備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記凹部が、前記取付け面と概ね平行に前記押出型材の前記第１の対向側部と前記第２の対向側部の間に延在する請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記伝熱要素のそれぞれが、前記本体の前記第１の側部から外側に延在する第１の部分と、前記本体の前記第２の側部から外側に延在する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の間に延在する中間部分とを有し、前記中間部分が前記本体にあるそれぞれの凹部で保持される請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記伝熱要素のそれぞれが、前記伝熱要素から流体に熱を伝導するための流体接触面を備える請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記流体接触面が概ね湾曲した表面を含む請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記概ね湾曲した表面が円筒形表面を含む請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記流体接触面が複数の概ね平らな表面を含む請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
隣接した装置に対して前記本体の熱膨張を可能にすると同時に前記隣接した装置に前記本体を機械的に連結するために前記隣接した装置の対応するコネクタと連係するように動作可能に構成されている、前記第１及び第２の対向端部の少なくとも１つにある少なくとも１つのコネクタをさらに備える請求項１３に記載の装置。
【請求項２４】
前記コネクタが、前記本体に対して隔置された関係で前記本体から垂れ下がる突起を備え、それによって前記突起と前記本体の間に空間が提供され、これによって、隣接した同様の装置の突起を前記空間に受け入れて、前記隣接した同様の装置に前記本体を機械的に連結することができる請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記突起が概ね前記第１の側部と前記第２の側部の間に延在する請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
複数の放熱用太陽電池装置を備える線形放熱用の太陽電池システムであって、各前記装置が請求項２４に記載され、隣接した前記装置の前記コネクタが前記装置を共に機械的に連結するために共に連結される太陽電池システム。
【請求項２７】
装置の前記突起が、隣接した装置の前記空間に受け入れられ、前記装置の前記本体又は前記隣接した装置の前記本体が、前記装置の前記本体又は前記隣接した装置の前記本体と連結した対応する太陽電池セルによる加熱により膨張するとき、前記突起及び前記空間が、前記突起が前記空間内で移動することを可能にする大きさにされる請求項２６に記載の太陽電池システム。
【請求項２８】
前記複数の放熱用太陽電池装置のそれぞれが、共通支持物に熱的に結合される請求項２７に記載の太陽電池システム。
【請求項２９】
前記放熱用太陽電池装置のそれぞれの上に延在し、熱的に結合された透明のガラス板をさらに備える請求項２８に記載の太陽電池システム。
【請求項３０】
前記放熱用太陽電池装置に光エネルギーの焦点を合わせるためにレンズを保持するための前記共通支持物に連結されたレンズ・ホルダをさらに備える請求項２９に記載の太陽電池システム。
【請求項３１】
前記レンズ・ホルダが、前記共通支持物から概ね離れて前記システムの対向端部で突出する第１及び第２の対の突出支持物を備える請求項３０に記載の太陽電池システム。
【請求項３２】
前記レンズのそれぞれのエッジを保持するためのレンズ・エッジ・ホルダをさらに備え、前記第１及び第２の対の突出支持物の対応する突出支持物が、前記共通支持物に対して平行に隔置された関係でそれぞれのレンズ・エッジ・ホルダを支持する請求項３１に記載の太陽電池システム。
【請求項３３】
前記レンズ・エッジ・ホルダによって保持されたレンズをさらに備える請求項３２に記載の太陽電池システム。
【請求項３４】
前記レンズがフレネル・レンズを含む請求項３３に記載の太陽電池システム。
【請求項３５】
前記共通支持物が、開口部を中に有する複数の側面を有する１つの正方形の管を備える請求項２８に記載の太陽電池システム。
【請求項３６】
太陽電池セルによって生成された熱を放散させるための方法であって、
前記太陽電池セルによって生成された熱が、第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部とを有する本体に伝導されるようにする段階と、
熱が、前記本体に熱的に結合され、前記本体のそれぞれの前記第１及び第２の対向側部から前記太陽電池セルと概ね平行に外側に延在する隔置された伝熱要素の第１及び第２のアレイに前記本体から伝導されるようにする段階と、
前記伝熱要素から前記流体に熱を伝導するために前記伝熱要素の間及び前記伝熱要素の周りで流体が自由に通過することを可能にする段階とを含む方法。
【請求項３７】
熱が前記本体から前記第１及び第２のアレイに伝導される段階が、前記熱が前記本体から前記伝熱要素に前記伝熱要素を保持するための前記本体のホルダを通って伝導される段階を含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記熱がホルダを通って伝導される段階が、前記熱が前記本体から前記伝熱要素のそれぞれの中間部分に伝導され、前記中間部分からそれぞれの前記伝熱要素の対向端部に熱を伝導する段階を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記伝熱要素の前記対向端部の表面に前記伝熱要素の前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階をさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記対向端部の前記表面に前記伝熱要素の前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階が、前記対向端部の湾曲した表面に前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階を含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記対向端部の前記表面に前記伝熱要素の前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階が、前記対向端部の円筒形表面に前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階を含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記対向端部の前記表面に前記伝熱要素の前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階が、前記対向端部の概ね平らな表面に前記対向端部に伝導された前記熱を伝導する段階を含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
それぞれが請求項３６に記載の方法を実行するように動作可能に構成されている複数の放熱用装置を共に機械的に連結する段階をさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記装置の本体が、前記本体の熱膨張を提供するために互いに対して移動することを可能にする段階をさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
第１の本体に対して隔置された関係で前記第１の本体から垂れ下がる第１の突起が、第２の突起と第２の本体の間に備えられた第２の空間で移動して、前記第２の本体に前記第１の本体を機械的に連結すると同時に前記本体の少なくとも１つの熱膨張による前記第１及び第２の本体の相対運動を提供することを可能にする段階をさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
共通支持物に前記複数の放熱用太陽電池装置を熱的に結合する段階をさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
光が前記放熱用太陽電池装置のそれぞれに到達する前に前記光が前記放熱用太陽電池装置の前記それぞれの上のガラス板を貫通する段階をさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記放熱用装置の太陽電池セルに光エネルギーの焦点を合わせるために前記各放熱用太陽電池装置に対して適所でレンズを保持する段階をさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記レンズを保持する段階が、第１及び第２の対の突出支持物が前記複数の放熱用太陽電池装置の対向端部で前記共通支持物から概ね離れて突出する状態で前記レンズを保持する段階を含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
それぞれのレンズ・エッジ・ホルダが前記第１及び第２の対の突出支持物によって支持された状態で前記レンズのそれぞれのエッジを保持する段階をさらに含む請求項４９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、放熱に関し、より詳細には、１つ又は複数の太陽電池セルからの放熱に関する。
【０００２】
光起電力（ＰＶ）太陽電池と共に用いられる光起電力太陽光集光器が、化石燃料など従来の発電技術に比べて太陽電気エネルギーをコスト競争力があるようにする方法を提供する。集光器は、長年知られているが、今まで経済的実現可能性が実証されていない。これに対する１つの理由は、太陽エネルギーの集中が熱を作り出し、したがって、集中太陽放射線に露出される光起電力太陽電池を冷却することが必要であるからである。ＰＶセル及び／又はモジュールは、１０００Ｗ／ｍ２の通常の太陽放射線の下で作動されると、最大で７０℃から９０℃までの温度に達する場合がある。集光器が用いられると、これらの装置は、冷却が備えられていない場合、最大で数百度までの温度に達することがある。このような温度はいくつかの否定的な効果をもたらす場合がある。例えば、電池効率は温度に比例して減少し、電力出力は低減される。さらに、ＰＶセル及び／又はモジュールで用いられる多数の材料は、典型的には＋１５０℃を超えない作動温度範囲を有する。したがって、どのような光起電力太陽光集光器システムもヒート・シンク（放熱板）を用いなければならない。
【０００３】
通常、光起電力太陽光集光器は、２つのタイプ、線形集束型及び点集束型からなる。典型的には、線形集束型光起電力太陽光集光器は、ＰＶセルの線形アレイに沿って狭い線上に太陽放射線の焦点を合わせるためにフレネル・レンズ又はトラフ・ミラー光学を用いる。これらのＰＶセルは、受動的な対流を介して、又は液体や空気など流れる冷却流体を用いる能動的な冷却によって熱エネルギーを放散させるヒート・シンクに固定することができる。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｓｐｒａ．ｅｓ／９８１１３０．ｈｔｍｌで説明される「Ｅｕｃｌｉｄｅｓ」太陽集光器ＰＶプロジェクトでは、線形集束型太陽集光器と、例えば、複数の平らな隔置されたアルミニウム製フィンを用いた受動的な冷却ヒート・シンクとを用いた。
【０００４】
点集束型光起電力太陽光集光器は、太陽電池セルが配置される小さな箇所に太陽放射線の焦点を合わせる。太陽電池セルは一般に、ヒート・シンクに固定される。点集束型システムの一例が、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＳｙｌｍａｒのＳｐｅｃｔｒｏｌａｂ  Ｉｎｃ．社によって提供される。
【０００５】
Ｓｐｅｃｔｒｏｌａｂ  Ｉｎｃ．社は、点集束型太陽集光器用の最も効率的な太陽電池セルの１つを製造している。これらの太陽電池セルは、冷水で能動的に冷却されるセラミック製ヒート・シンクに固定される。２００６年５月１５日において、このシステムについての情報は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｅｃｔｒｏｌａｂ．ｃｏｍ／ＴｅｒＣｅｌ／ＰＶ＿Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ＿Ｍｏｄｕｌｅ．ｐｄｆで入手可能であった。しかしながら、このシステムの場合、太陽エネルギーの高い集中が実現され、水冷にもかかわらず１００℃をさらに超える太陽電池セル温度をもたらす。
【０００６】
別のタイプの点集束型ＰＶ集光器では、受動的な熱拡散器として作動する平らな金属性プレートを用いる。２００６年５月１５日において、このタイプのシステムについての情報は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｓａｎｄｉａ．ｇｏｖ／ｐｖ／ｄｏｃｓ／ＰＶＦａｒｒａｙｓＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ．ｈｔｍで入手可能であった。残念なことに、このシステムは、小さな放熱面積だけを有し、ＰＶセルに効果的な冷却をもたらしそうにない。
【０００７】
「フロー・エンハンスメントを含むピン・フィン・ヒート・シンク」という題名のＡｚａｒ  Ｋａｖｅｈに付与された欧州特許第０５４２４７８（Ｂ１）号明細書が、共通の基板に固定された複数の金属製ピンを有するヒート・シンクについて記載している。強制空気が冷却を増強するためにピンを通って吹きかけられる。このヒート・シンクは、超小型電子回路装置を冷却する際に使用することを意図するものだが、太陽電池セルと共に使用するには実用的ではない。
【０００８】
「スタッド溶接ピン・フィン・ヒート・シンク」という題名のＪａｍｅｓ  Ｌ．Ｄａｌｅに付与された米国特許第６８０７０５９（Ｂ１）号明細書が、熱遮断のための連続した熱伝導性経路を形成するベースへのピンの溶融又はスタッド溶接によって製造されるピン・フィン・シンクについて記載している。この特許は、広い範囲の熱伝導性材料、フィンの幾何学的配置及びフィンの間隔について記載しているが、提案されたデザインは、ピンのセットを通る能動的な空気の流れを必要とするように思われる。能動的な空気の流れに対する要求は、ＰＶ集光器用途でエネルギーを生産する費用を加えることになり、このような用途で提案されたデザインを使用することを非実用的なものにする。
【０００９】
「光起電力レシーバ」という題名のＭａｒｋ  Ｊ．Ｏ’Ｎｅｉｌｌらに付与された米国特許第５４９８２９７号が、線形型フレネル・レンズと、押出アルミニウム製ヒート・シンクと、接着剤材料で被覆された電気絶縁のテフゼル・フィルムによってヒート・シンクに取り付けられたいくつかの直列に連結された太陽電池セルからなるＰＶアレイとを用いる線形型光起電力太陽光集光器について記載している。ＰＶアレイの正面は、風、雨、雪、及び他の環境条件に対する保護のためにテフゼル・フィルムによって覆われる。このデザインは、ヒート・シンクとＰＶアレイの間で１０から１３℃の温度差を実現し、ＰＶアレイ及びヒート・シンクの間で卓越した電気絶縁を実現する。しかしながら、このヒート・シンクは、放熱フィンのファンを有する押出アルミニウムの固体片を含み、効率的な放熱表面積対重量の比をもたらさない。この結果、ヒート・シンクは、そのヒート・シンクに取り付けられるＰＶセルを適切に冷却するのに十分な表面積を有して作製されると、極端に重くなる。さらに、一般的には、テフゼル・フィルムは、周囲の湿気及び磨耗に対するＰＶアレイの信頼性の高い保護を実現することができない。
【００１０】
本発明の一態様によると、太陽電池セルなどの発熱要素を保持するための装置が提供される。この装置は、第１及び第２の対向側部と、第１及び第２の対向端部と、発熱コンポーネントを取り付けるための第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部との間のコンポーネント取付け面とを有する本体を含む。この装置は、伝熱要素が本体の対向側部で外側に延在するようにそれぞれの伝熱要素を保持するための複数の隔置された伝熱要素ホルダをさらに含むことができる。伝熱要素ホルダは、本体から伝熱要素に熱を伝導するように動作可能に構成されている。本体は、隣接した装置に対して本体の熱膨張を可能にすると同時に隣接した装置に本体を機械的に連結するために隣接した装置の対応するコネクタと連係するように動作可能に構成されている、第１及び第２の対向端部の少なくとも１つの上にある少なくとも１つのコネクタを有する。
【００１１】
ホルダは本体に凹部を含むことができる。
【００１２】
本体は押出型材を含むことができ、ホルダは押出型材にそれぞれの凹部を含むことができる。
【００１３】
凹部は、取付け面と概ね平行に押出型材の第１の対向側部と第２の対向側部の間に延在することができる。
【００１４】
この装置は、本体から周囲流体に熱を伝導するために伝熱要素ホルダによって保持された複数の隔置された伝熱要素をさらに含むことができる。
【００１５】
伝熱要素のそれぞれは、本体の第１の側部から外側に延在する第１の部分と、本体の第２の側部から外側に延在する第２の部分と、第１の部分と第２の部分の間に延在する中間部分とを有することができ、中間部分は本体にあるそれぞれの凹部で保持される。
【００１６】
伝熱要素のそれぞれは、流体に熱を伝導するための流体接触面を含むことができる。
【００１７】
流体接触面は概ね湾曲した表面を含むことができる。
【００１８】
概ね湾曲した表面は円筒形表面を含むことができる。
【００１９】
流体接触面は複数の概ね平らな表面を含むことができる。
【００２０】
コネクタは、本体に対して隔置された関係でその本体から垂れ下がる突起を含むことができ、それによって突起と本体の間に空間が提供され、これによって、隣接した同様の装置の突起をその空間に受け入れて、隣接した同様の装置に本体を機械的に連結することができる。
【００２１】
突起は概ね第１の側部と第２の側部の間に延在することができる。
【００２２】
本発明の別の態様によると、第１及び第２の対向側部と、第１及び第２の対向端部と、第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部との間の概ね平面のコンポーネント取付け面とを有する本体と、太陽電池セルによって生成された熱が本体に伝導されるようにコンポーネント取付け面に熱的に結合された太陽電池セルと、本体に熱的に結合され、本体のそれぞれ第１及び第２の対向側部で外側にコンポーネント取付け面と概ね平行に延在する、本体から周囲流体に熱を伝導するための隔置された伝熱要素の第１及び第２のアレイとを含む放熱用太陽電池装置が提供される。
【００２３】
本体は、伝熱要素を保持するためのホルダを含むことができる。
【００２４】
ホルダは、本体に凹部を含むことができる。
【００２５】
本体は押出型材を含むことができ、ホルダは押出型材にそれぞれの凹部を備えることができる。
【００２６】
凹部は、取付け面と概ね平行に押出型材の第１の対向側部と第２の対向側部の間に延在することができる。
【００２７】
伝熱要素のそれぞれは、本体の第１の側部から外側に延在する第１の部分と、本体の第２の側部から外側に延在する第２の部分と、第１の部分と第２の部分の間に延在する中間部分とを有することができ、中間部分は本体にあるそれぞれの凹部で保持される。
【００２８】
伝熱要素のそれぞれは、伝熱要素から周囲流体に熱を伝導するための流体接触面を有することができる。
【００２９】
流体接触面は概ね湾曲した表面を含むことができる。
【００３０】
概ね湾曲した表面は円筒形表面を含むことができる。
【００３１】
流体接触面は複数の概ね平らな表面を含むことができる。
【００３２】
この装置は、隣接した装置に対して本体の熱膨張を可能にすると同時に隣接した装置に本体を機械的に連結するために隣接した装置の対応するコネクタと連係するように動作可能に構成されている、第１及び第２の対向端部の少なくとも１つにある少なくとも１つのコネクタを含むことができる。
【００３３】
コネクタは、本体に対して隔置された関係でその本体から垂れ下がる突起を含むことができ、それによって突起と本体の間に空間が提供され、これによって、隣接した同様の装置の突起をその空間に受け入れて、隣接した同様の装置に本体を機械的に連結することができる。
【００３４】
突起は概ね第１の側部と第２の側部の間に延在することができる。
【００３５】
本発明の別の態様によると、上述の複数の放熱用太陽電池装置を含む線形放熱用太陽電池システムが提供される。各装置は、装置を共に機械的に連結するために隣接した装置を共に連結するためのコネクタを含むことができる。
【００３６】
１つの装置にあるコネクタの突起は、隣接した装置のコネクタの空間に受け入れることができ、装置の本体又は隣接した装置の本体が、装置の本体又は隣接した装置の本体と連結した対応する太陽電池セルによる加熱により膨張するとき、突起及び空間は、突起が空間内で移動することを可能にする大きさにすることができる。
【００３７】
複数の放熱用太陽電池装置のそれぞれは共通支持物に熱的に結合することができる。
【００３８】
太陽電池システムは、放熱用太陽電池装置のそれぞれの上に延在する透明のガラス板をさらに含むことができる。
【００３９】
太陽電池システムは、太陽電池セルに光エネルギーの焦点を合わせるためにレンズを保持するための共通支持物に連結されたレンズ・ホルダをさらに含むことができる。
【００４０】
レンズ・ホルダは、共通支持物から概ね離れてシステムの対向端部で突出する第１及び第２の対の突出支持物を含むことができる。
【００４１】
太陽電池システムは、レンズのそれぞれのエッジを保持するためのレンズ・エッジ・ホルダをさらに含むことができる。第１及び第２の対の突出支持物の対応する突出支持物は、共通支持物に対して平行に隔置された関係でそれぞれのレンズ・エッジ・ホルダを支持することができる。
【００４２】
太陽電池システムは、レンズ・エッジ・ホルダによって保持されたレンズをさらに含むことができる。
【００４３】
このレンズはフレネル・レンズを含むことができる。フレネル・レンズは、例えば、線形型又は点集束型レンズであってよい。
【００４４】
支持物は、開口部を中に有する複数の側面を有する１つの正方形の管を含むことができる。
【００４５】
本発明の別の態様によると、太陽電池セルによって生成された熱を放散させるための方法が提供される。この方法は、太陽電池セルによって生成された熱が、第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部とを有する本体に伝導されるようにする段階と、熱が、本体に熱的に結合され、本体のそれぞれの第１及び第２の対向側部から太陽電池セルに概ね平行に外側に延在する隔置された伝熱要素の第１及び第２のアレイに本体から伝導されるようにする段階と、伝熱要素から流体に熱を伝導するために伝熱要素の間及び伝熱要素の周りで流体が自由に通過することを可能にする段階とを含む。例えば、熱伝導は対流によって起こり得る。
【００４６】
熱が本体から第１及び第２のアレイに伝導される段階は、熱が本体から伝熱要素に伝熱要素を保持するための本体のホルダを通って伝導される段階を含むことができる。
【００４７】
熱がホルダを通って伝導される段階は、熱が本体から伝熱要素のそれぞれの中間部分に伝導され、中間部分からそれぞれの伝熱要素の対向端部に熱を伝導する段階を含むことができる。
【００４８】
この方法は、伝熱要素の対向端部の表面に伝熱要素の対向端部に伝導された熱を伝導する段階をさらに含むことができる。
【００４９】
対向端部の表面に伝熱要素の対向端部に伝導された熱を伝導する段階は、対向端部の湾曲した表面に対向端部に伝導された熱を伝導する段階を含むことができる。
【００５０】
対向端部の表面に伝熱要素の対向端部に伝導された熱を伝導する段階は、対向端部の円筒形表面に対向端部に伝導された熱を伝導する段階を含むことができる。
【００５１】
この方法は、それぞれが上述の方法を実行するように動作可能に構成されている複数の放熱用装置を共に機械的に連結する段階を含むことができる。
【００５２】
対向端部の表面に伝熱要素の対向端部に伝導された熱を伝導する段階は、対向端部の概ね平らな表面に対向端部に伝導された熱を伝導する段階を含むことができる。
【００５３】
この方法は、装置の本体が、本体の熱膨張を提供するために互いに対して移動することを可能にする段階をさらに含むことができる。
【００５４】
この方法は、第１の本体に対して隔置された関係で第１の本体から垂れ下がる第１の突起が、第２の突起と第２の本体の間に備えられた第２の空間で移動して、第２の本体に第１の本体を機械的に連結すると同時に本体の少なくとも１つの熱膨張による第１及び第２の本体の相対運動を提供することを可能にする段階をさらに含むことができる。
【００５５】
この方法は、共通支持物に複数の放熱用太陽電池装置を熱的に結合する段階をさらに含むことができる。
【００５６】
この方法は、光が放熱用太陽電池装置のそれぞれに到達する前に光が放熱用太陽電池装置のそれぞれの上のガラス板を貫通する段階をさらに含むことができる。
【００５７】
この方法は、放熱用装置の太陽電池セルに光エネルギーの焦点を合わせるために各放熱用太陽電池装置に対して適所でレンズを保持する段階をさらに含むことができる。
【００５８】
レンズを保持する段階は、第１及び第２の対の突出支持物が複数の放熱用太陽電池装置の対向端部で共通支持物から概ね離れて突出する状態でレンズを保持する段階を含むことができる。
【００５９】
この方法は、それぞれのレンズ・エッジ・ホルダが第１及び第２の対の突出支持物によって支持された状態でレンズのそれぞれのエッジを保持する段階をさらに含むことができる。
【００６０】
太陽光集光器は、ＰＶアレイ、光学素子、ヒート・シンク及びトラッカを含めてすべてのコンポーネントが廉価である場合、コスト競争力のある電気エネルギーを提供することができる。本発明は、周囲空気温度に近いＰＶアレイの温度を維持することができ、これによってＰＶアレイの高効率な作動を可能にするコスト競争力のあるヒート・シンクのデザインを提供する。ヒート・シンクは、大きな放熱面積と重量の比を実現し、これによって製造のための最小量材料だけを必要とし、複雑でないコスト競争力のある製造を可能にする。本明細書で実現されるヒート・シンクのデザインは、ＰＶアレイ、線形型及び点集束型光学素子並びに追跡機構との信頼性の高い簡単な統合を可能にし、ＰＶアレイの環境条件からの保護を提供する。
【００６１】
本発明の他の態様及び特徴は、添付図と関連して本発明の具体的な実施例の以下の説明を検討すれば当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
図面は本発明の実施例を示す
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施例による発熱要素を保持するための装置の斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の第１の実施例による装置を組み込む本発明の第２の実施例による放熱用太陽電池装置の斜視図である。
【図３】図１及び図２に示したタイプの隣接した装置の上にあるそれぞれのコネクタ間の連係を示す斜視図である。
【図４】図３に示したコネクタ間の連係の詳細斜視図である。
【図５】図２に示した装置の下面の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施例による装置の下面の斜視図である。
【図７】図２に示した装置を用いる放熱用太陽電池装置の斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施例による放熱用太陽電池装置の端面図である。
【図９】図８に示した装置のレンズ・エッジ・ホルダの詳細斜視図である。
【図１０】点集束型フレネル・レンズと、図７に示した装置とを用いる本発明の第５の実施例による放熱用太陽電池装置の斜視図である。
【図１１】共通のガラス板によって覆われ、共通の線形型フレネル・レンズを通って太陽光を受け入れるように作動可能な線形アレイの中で共に連結された図７に示した複数の装置を備える線形放熱用太陽電池システムの詳細斜視図である。
【図１２】共通支持物で線形に配置された図１０に示した複数の装置を備える線形放熱用太陽電池システムの斜視図である。
【００６４】
押出型材
図１を参照すると、発熱要素を保持するための装置が全体として１０で示されている。この装置は、第１の対向側部１４及び第２の対向側部１６と、第１の対向端部１８及び第２の対向端部２０と、第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部の間の、発熱コンポーネントを上に取り付けるためのコンポーネント取付け面２２とを有する本体１２を備える。装置１０は、伝熱要素が、図２に示すようにコンポーネント取付け面２２と概ね平行に本体の対向側部で外側に延在するようにそれぞれの伝熱要素２６を保持するために複数の隔置された伝熱要素ホルダ２４をさらに含む。伝熱要素ホルダ２４は、本体１２から伝熱要素２６に熱を伝導するように動作可能に構成されている。図３を参照すると、装置１０は、隣接した装置３２に対して本体１２の熱膨張を可能にすると同時に隣接した装置３２に本体１２を機械的に連結するために隣接した装置３２の対応するコネクタ３０と連係するよう動作可能に構成されている、第１の対向端部１８及び第２の対向端部２０の少なくとも１つにある少なくとも１つのコネクタ２８をさらに含む。
【００６５】
本体
図１を再び参照すると、示した実施例では、本体１２は１つのアルミニウム製押出型材からなる。適した熱伝導性を有する他の金属又は金属合金から形成された押出型材が代用されてもよい。一般に本体１２は、良好な熱導体から形成されることが望ましい。本実施例では、本体が１つの押出型材から形成される場合、押出型材は、上面に平らな面４０と、材料の押出しの際に本体１２の下面に縦方向に形成された複数の凹部（４２及び４４が具体例である）と共に形成される。したがって、平らな面４０は、押出型材の上面全体にわたって延在し、凹部４２及び４４は押出型材の方向に延在する。押出型材は所望の用途のために一定の長さで切断され、例えば、示した実施例では、押出型材は、冷却するよう意図された発熱コンポーネントの幅とほぼ同じ長さに切断することができる。
【００６６】
この１つの押出型材が切断されると、この１つの押出型材の端部は、本体１２の側部１４及び１６として用いることができ、この１つの押出型材の側部は本体の端部１８及び２０として用いることができる。したがって、本体１２の平らな表面４０は、平らな平面であり、取付け面２２の機能を果たし、凹部４２及び４４は、本体１２の下面４６で取付け面２２と概ね平行に本体１２の側部１４から側部１６に延在する。
【００６７】
凹部４２及び４４は、図２に２６で示した伝熱要素を保持するためのホルダ２４の機能を果たす。示した実施例では、凹部４２及び４４は、概ねＣ形の横断面を有し、本体１２の側部１４及び１６の全体にわたって列を成して配置される。示した実施例では、凹部４２及び４４は、約４．５ｍｍの軸間隔４８及び約３．３ｍｍの直径５０を有することができる。
【００６８】
コネクタ
図４を参照すると、コネクタ２８がより詳細に示されている。コネクタ２８は、本体１２に対して隔置された関係で本体１２から垂れ下がる突起６０を含み、それによって突起６０と本体１２の間に空間６２が提供される。隣接した同様の装置３２の突起６４を空間６２に受け入れて、隣接した同様の装置３２に本体１２を機械的に連結することができる。示した実施例では、突起６０は約０．５ｍｍの幅６６を有し、空間６２は約１ｍｍの幅６８を有する。突起６４はまた空間６２の長さ７２、約１．５ｍｍとほぼ同じ長さ７０を有する。示した実施例では、突起６０は、図１に最もよく示されているように、端部２０の全長に沿って、概ね第１の側部１４と第２の側部１６の間に、凹部４２及び４４と平行な方向に延在する。
【００６９】
伝熱要素
図５を参照すると、本体１２の下面が、それぞれの凹部４２及び４４で保持された伝熱要素２６と共に示されている。示した実施例では、各伝熱要素２６は、本体１２の第１の側部１４から外側に延在する第１の部分８０と、本体１２の第２の側部１６から外側に延在する第２の部分８２と、第１の部分８０と第２の部分８２の間に延在する中間部分８４とを有する円筒形金属棒８１である。中間部分８４は本体１２の中のそれぞれの凹部４５で保持される。棒８１は、凹部４２、４４及び４５の直径５０とほぼ同じ直径８５を有し、したがって、凹部４２、４４及び４５の中に押圧され、それによってしっかりと保持することができる。凹部４２、４４及び４５で棒８１をしっかりと保持することは、本体１２と棒８１の間の良好な伝熱を促進し、さらに良好な伝熱を促進するために、接着剤又は低融点合金など低粘性熱伝導性化合物８６が、接着剤８６が本体１２にそれぞれの棒８１の中間部分８４の表面を接着するように凹部４２、４４及び４５によって形成されたギャップ８８の中に配置することができる。
【００７０】
各棒８１の第１の部分８０及び第２の部分８２は、伝熱要素２６から周囲流体に熱を伝導するための流体接触面９０及び９２をそれぞれ有する。例えば、周囲流体は周囲空気であってよい。
【００７１】
例えば、流体接触面９０及び９２は、空気が周りに障害なく流れることを可能にするために概ね湾曲であってよい。示した実施例では、流体接触面９０及び９２は、円筒形であるが、他の実施例では、例えば、楕円形又は翼形であってもよい。
【００７２】
図６を参照すると、代替の実施例では、例えば、伝熱要素２６は正方形の素材から形成することができ、本体１２の中の凹部１０２は正方形の「Ｕ」形を有することができる。このような実施例では、伝熱面は、複数の概ね平らな表面１００、１０４、１０６、１０８及び１１０を備えることができる。
【００７３】
代替的には、別々の組の棒が、第１及び第２の側部からそれぞれ延在するために凹部に取り付けることができ、又は穴がそれぞれの棒を受け入れるために本体の側部に開けられてもよい。
【００７４】
図５に示す棒８１は、円形の形状が放熱面の棒８１の体積又は質量に対する最大比を実現するので円形を有することが望ましい。棒８１の直径及び長さは、放散させるのに必要な熱エネルギーの具体的な量に対し最もよく最適化される。円筒形アルミニウム棒８１の直径は、典型的な太陽電池用途では２ｍｍを下回るべきでなく６ｍｍを上回るべきでないと推定されている。直径が２ｍｍを下回る場合、棒８１の長さは、１８０ｍｍを超える棒の部分が限定された縦方向の熱伝導性により放熱の増分にほとんど効果がない傾向があるため、約１８０ｍｍを上回るべきではない。直径が６ｍｍより大きい場合、棒の長さは最大で５００ｍｍまで増加することができ、これによって棒８１の総放熱面を増加させる。
【００７５】
棒８１間の距離は本体１２の凹部間の距離によって設定される。連続する凹部間の距離は、１つの棒の直径以下でなく２つの棒の直径以上でないことが望ましい。これらのパラメータの中に棒を置くことにより、多数の棒が用いられることを可能にすると同時に棒間の十分な空気の流れを提供する。
【００７６】
本体１２及び棒８１は、耐腐食性、及び本体とその本体の上に取り付けられた発熱コンポーネントとの間の追加の電気抵抗を提供するために陽極酸化処理することができる。
【００７７】
図７を参照すると、放熱用太陽電池装置１２０が、太陽電池セル１２２によって生成された熱が本体１２に伝導されるよう太陽電池セル１２２がコンポーネント取付け面２２に熱的に結合されるように上述の本体１２の取付け面２２に太陽電池セル１２２を固定することによって形成することができる。例えば、熱伝導性接着剤１２４が、取付け面２２に太陽電池セル１２２を固定するために用いることができる。代替的には、熱的接着剤１２４と、高分子フィルムや、不織又は高分子又はガラス繊維化合物などの中間層材料との組合せが用いられてよい。このような組合せの使用により、太陽電池セル１２２と取付け面２２の間の効率的な伝熱及び電気絶縁の両方が提供される。
【００７８】
熱的接着剤１２４及び／又は中間層材料の全体厚さは、低いレベルの熱抵抗を実現するために最小及び好ましくは０．３ｍｍ以下に維持されなければならない。同時に、この厚さは、太陽電池セル１２２と本体１２の金属表面との間の信頼性の高い電気抵抗を確実にするために十分でなければならない。接着剤材料１２４及び／又は中間層材料はまた、作動の間に結果として生じる可能性がある高温の影響に耐えることができなければならない。例えば、このような温度は約−４０℃から約１５０℃の範囲にある場合がある。
【００７９】
本実施例では、本体１２の長さ１２３及び幅１２５は、太陽電池セル１２２の長さ１２７及び幅１２９とほぼ同じである。本体１２の厚さ１２１は、望ましくは材料の熱的質量及び体積を減少させるために最小に維持されるが、凹部４２、４４及び４５を形成し、太陽電池セルを取り付けるために十分な機械的整合性を取付け面２２で実現するのに十分な材料を与えるのに十分でなければならない。
【００８０】
作動中、太陽電池セル１２２によって生成された熱は、本体１２に伝導される。次いで、熱は、本実施例で伝熱要素２６の機能を果たす棒８１の第１の部分８０及び第２の部分８２によって形成され隔置された伝熱要素２６の第１のアレイ１２６及び第２のアレイ１２８に本体１２から伝導される。伝熱要素２６（棒８１）は、本体１２に熱的に結合され、太陽電池セル１２２の平面と概ね平行に本体１２のそれぞれの第１の対向側部１４及び第２の対向側部１６から外側に延在し、流体は、伝熱要素２６から流体に熱を伝導するために伝熱要素２６の間で伝熱要素２６の周りを自由に通過することが可能になる。したがって、太陽電池セル１２２によって生成された熱は放散され、これにより、太陽電池セル１２２がより低い太陽電池セル温度で作動することが可能になり、太陽電池セル１２２をより効率的にする。
【００８１】
図８を参照すると、図７の放熱用太陽電池装置１２０は、太陽電池セル１２２に光エネルギーの焦点を合わせるためにレンズ１３４を保持するためのレンズ・ホルダ１３２を有する主支持物１３０に取り付けることができる。本実施例では、主支持物１３０は、開口部を中に有する複数の側面１３６、１３８、１４０及び１４２を有する１つの正方形の管を含み、この開口部の１つを１４４で示す。本体１２の下面４６は、主支持物１３０に連結され、熱伝導性接着剤１４６によって、及び／又はボルト（図示せず）や他の機械的固定手段によって主支持物１３０に固定される。したがって、主支持物１３０はまた、太陽電池セル１２２によって生成されたどのような熱もさらに放散させるように機能する。
【００８２】
ガラス板１５０が、太陽電池セルを保護するために、熱可塑性化合物１５２によって太陽電池セル１２２の上面１５４に接着して固定することができる。
【００８３】
レンズ・ホルダ１３２は第１及び第２の対の突出支持物を含み、第１の対を１６０及び１６２で示す。突出支持物は、主支持物１３０の対向端部でその主支持物から概して離れて突出する。示した実施例では、Ｔ形ブラケット１６４及び１６６が、主支持物１３０の対向端部でその主支持物の対向する壁１３８及び１４２に固定される。第１及び第２の対の突出支持物１６０及び１６２は近位端部を有し、第１の対の近位端部だけを１６８及び１７０でそれぞれ示す。近位端部１６８及び１７０は、主支持物１３０に対する突出支持物の枢動を提供するために開口部１７２及び１７４を介してＴ形ブラケット１６４及び１６６のそれぞれに固定される。突出支持物１６０及び１６２の遠位端部１７６及び１７８は、第１のレンズ・エッジ・ホルダ１８４及び第２のレンズ・エッジ・ホルダ１８６を遠位端部１７６及び１７８に枢動可能に連結するためにボルトを受けるためのそれぞれの開口部１８０及び１８２を有する。
【００８４】
図９を参照すると、本実施例では、第１のレンズ・エッジ・ホルダ１８４及び第２のレンズ・エッジ・ホルダ１８６（これらのホルダの１つだけを図９に１８６で示す）は、主支持物１３０とほぼ同じ長さであり、レンズ１３４のエッジ１９２を受け入れ保持するためのレセプタクル１９０を有するチャネル部材１８８及び１８９（これらのチャネル部材の１つだけを１８８で示す）からなる。レセプタクル１９０は、拘束面（表面２００によって提供される）を有する溝２０２が形成されるように、レンズ１３４の補完的に形成されたエッジ１９２を保持するためにチャネル部材１８８に形成された複数の表面１９４、１９６、１９８及び２００を含むことができる。
【００８５】
図８を再び参照すると、各チャネル部材１８８及び１８９はまた、突出支持物にレンズ・エッジ・ホルダ１８４及び１８６を枢動可能に固定するために突出支持物１６０及び１６２の遠位端部１７６及び１７８にある開口部１８０及び１８２を通って延在するそれぞれのボルト（図示せず）を受け入れるためのそれぞれ開口部２１４及び２１６を有する第１の垂れ下がりタブ２１０及び第２の垂れ下がりタブ２１２を有する。
【００８６】
レンズ１３４は、作動部２２０を間に有する第１のエッジ１９１及び第２のエッジ１９２を有する。第１のエッジ１９１及び第２のエッジ１９２は、これらを保持するそれぞれのレンズ・エッジ・ホルダ１８４及び１８６に形成された溝２０２の形状と概ね補完的な形状を有して形成される。したがって、レンズ１３４は、それぞれのレンズ・エッジ・ホルダに形成されたそれぞれの溝２０２の中でレンズのそれぞれのエッジ１９１及び１９２を縦方向に摺動することによってレンズ・エッジ・ホルダ１８４及び１８６に固定することができる。
【００８７】
示した実施例では、レンズ１３４は、レンズ１３４がレンズ・ホルダ１３２によって保持されると、レンズの作動部２２０が太陽電池セル１２２の上に影響を与える太陽放射線の焦点を合わせるように概して凸面形状で配置された部分を有し、ある距離を置いて焦点２２２を有する線形フレネル・レンズである。各突出支持物１６０及び１６２の各端部にあるボルト（図示せず）は、太陽電池セル１２２に対するレンズ１３４の位置が、主支持物１３０がマウント（図示せず）に固定された後でさえ調整することを可能にするために太陽電池セル１２２に対するレンズ１３４の現場での位置調整を容易にする。
【００８８】
図１０を参照すると、代替の実施例では、放熱用太陽電池装置１６５は、本体１２に比較して比較的小さい太陽電池セル１２２を含む。この装置は、この実施例を除いては、図８で示したのと同じ突出支持物と、図８及び９に示したのと同じレンズ・ホルダとを含み、レンズ・ホルダは、比較的小さい太陽電池セル１２２の上に太陽エネルギーを点集束させるために平面の点集束型フレネル・レンズ２５４を保持する。
【００８９】
線形放熱用太陽電池システム
図１１を参照すると、本発明の別の実施例による線形放熱用太陽電池システムを全体として３１０で示す。このシステムは長さ数ｍであってよい。システム３１０は、共通支持物３１２に整列して配置され、共通支持物３１２に機械的及び熱的に共に連結された図７に示すタイプの複数の放熱用太陽電池装置１２０を含む。太陽電池セル１２２のそれぞれはまた、電気的に共に連結されるが、この電気的連結は、装置の機械的及び熱的連結を不明確にすることを避けるために除外されている。共通支持物３１２は、例えば、亜鉛めっきされた正方形断面の鋼管から形成することができ、例えば、日々又は季節毎の空の太陽の動きを追跡するための追跡機構に取り付けることができる。共通支持物３１２は、質量及び高さを低減するために及び追加の放熱を提供するために穿孔されることが望ましい。共通支持物はまた、風速１６０ｋｍ／ｈがレンズに当たるとき、長さ１ｍ当たり約１５ｍｍ以下の撓みを有するのに十分な剛性であることが望ましい。装置１２０の互いの連結を実現するために、隣接した装置のコネクタ２８及び３０は、図４に示すように共に連結される。これにより、各装置が太陽放射線によって加熱されるとき、各装置１２０の隣接する装置に対して熱膨張が可能になる。装置１２０は、各装置の各伝熱要素２６がシステム３１０の対向側部で互いに平行に延在するように端と端を連結して配置される。
【００９０】
システム３１０は、太陽電池セルの中への水の浸入を防止するための防湿バリアを提供するために放熱用太陽電池装置１２０の全体の上に延在する透明のガラス板３１４をさらに含む。示した実施例では、ガラス板３１４は、透明の熱可塑性接着剤３１６によって太陽電池セル１２２に連結される。湿気に対するさらなる保護は、太陽電池セルのエッジに沿った金属製骨組（図示せず）によって提供することができる。
【００９１】
第１の対の支持物３１８、３２０及び第２の対の支持物３２２、３２４は、上述の図８に関連して説明したように共通支持物３１２に固定され、第１のレンズ・エッジ・ホルダ３２６及び第２のレンズ・エッジ・ホルダ３２８は、例えば、１ｍなど特定の長さの中に装置のすべての上に単一の線形型フレネル・レンズ３３０を保持するための第１の対の支持物３１８、３２０及び第２の対の支持物３２２、３２４に固定される。所望ならば、それぞれ対の支持物を補強するために横方向のブラケットを用いることができる。
【００９２】
図１２に示すように、線形放熱用太陽電池システムが、３００で示され、図１０に示したタイプの複数の点集束型集光器装置を含み、これらの複数の点集束型集光器装置は、図４に示すように隣接した装置のそれぞれのコネクタ２８及び３０を共に連結し、共通支持物３０２の上に取り付けることによって線形に共に連結することができる。例えば、支持物３０２は、図８に１３０で示した支持物と同様の支持物を含むことができる。例えば、装置１６５は、熱伝導性接着剤３０４又はボルト又は他の機械的固定手段を用いて支持物３０２に取り付けることができる。各太陽電池セル１２２は、図１０に示したタイプの別々の点集束型フレネル・レンズによって照光される。
【００９３】
代替的には、上述のタイプの複数の装置が、点集束型太陽電池システムの二次元アレイに配置され、共に連結することができる。
【００９４】
一般に、上述のシステムの実施例は、各太陽電池セルによって生成された熱が、第１及び第２の対向側部と第１及び第２の対向端部とを有するそれぞれの本体に伝導されるようにする段階と、熱が、それぞれの本体に熱的に結合され、それぞれの本体のそれぞれの第１及び第２の対向側部からそれぞれの太陽電池セルと概ね平行に外側に延在する隔置された伝熱要素の第１及び第２のアレイにそれぞれの本体から伝導されるようにする段階と、本体がそれらの本体の熱膨張を提供するために互いに対して移動することを可能にすると同時に伝熱要素から流体に熱を伝導するために周囲空気などの流体が伝熱要素の間及び伝熱要素の周りを自由に通過することを可能にする段階とによって、線形アレイで共に電気的に連結された複数の太陽電池セルによって生成された熱を放散させるための方法を提供するように連係する。
【００９５】
システムが、太陽電池セルのアレイの上の保護カバーとしてガラス、太陽電池セルの中のシリコン、装置の本体のためのアルミニウム、例えば、共通支持物３１２のためのアルミニウム又は鋼又は他の金属や金属合金、並びに様々なコンポーネントを共に固定するための接着剤、化合物及び熱可塑性材料を含めて相異なった材料の使用を伴うことが理解されよう。これらの材料のそれぞれは、相異なった熱膨張係数を有し、したがって、システムが太陽エネルギーによって加熱されると、相異なった長さに膨張する。本体を共に連結するために本体１２に形成されたコネクタ２８、３０は、隣接した装置に対して個別に各装置の熱膨張を可能にするために図４に関連して上述したように構成され、これにより、熱膨張による相異なった材料間で作り出される応力が低減し、したがって、太陽電池セルの線形アレイを覆う保護ガラス板３１４が破断するリスクや、熱が太陽電池セルで生成されるときにシステム３１０からいずれか１つの太陽電池セル１２２又は本体１２が外れるリスクが減少する。
【００９６】
さらに、放熱用棒が、互いに遮光しない傾向にあり、空気の閉込みなしに棒間の流体運動を提供することに留意されたい。
【００９７】
上述したようなシステムが、設計され、製造され、試験された。フレネル・レンズは、長さ１ｍであり、それぞれが長さ約１０ｃｍ、幅約５ｃｍ及び総面積約５０ｃｍ２を有する１０の太陽電池セルからなる幅５ｃｍ及び長さ１ｍの線形ＰＶレシーバ・アレイの上で太陽光の７倍の幾何学的集中を実現した。フレネル・レンズの受光開口は０．３５ｍ２であった。フレネル・レンズの光学効率は９０％であった。太陽放射線強度の直接成分は９７０Ｗ／ｍ２であった。したがって、ＰＶレシーバ・アレイは約６１００Ｗ／ｍ２の太陽放射線に露出された。
【００９８】
各放熱用装置本体は、幅８ｃｍ及び１０ｃｍの長さのサイズを有し、３７ミクロンの熱可塑性接着剤及び不織のガラス繊維化合物の３７ミクロンの中間層を用いて上述したように共通支持物に固定された。棒の直径は３．２ｍｍであり、棒の第１及び第２の部分の長さは１８０ｍｍ（本体の各側部で）であった。棒間の距離は４．５ｍｍであった。１ｍ当たりの棒の総数は２２０であった。棒の総放熱面積は０．８ｍ２であり、ＰＶレシーバ・アレイの総重量は３ｋｇ／ｍであった。
【００９９】
上述のユニットの現場試験が、２５℃の周囲空気温度及び約１ｍ／秒の風速で実施された。これらの条件下で、本体とそれぞれの太陽電池セルの温度差は６℃を超えなかった。このシステムは、風速がより早いとシステムの放熱容量がより大きいという点で風に感度が高いことを実証した。例えば、風速０では、太陽電池セルと周囲の温度差は約６０℃であり、一方、０．８ｍ／秒だけの風速では、温度差は約２８℃であった。約３ｍ／秒の風速では、温度差は、約１５℃にさらに低減された。
【０１００】
上述のことから、放熱面積対太陽エネルギー収集開口面積の比が約２．３であり、ヒート・シンク重量３ｋｇだけで極めて低い約３．７ｋｇ／ｍ２の質量と放熱面積の比を実現することが理解されよう。
【０１０１】
本発明の具体的な実施例を説明し図示したが、かかる実施例は本発明のただ例示のためのものと考えられるべきであり、添付した特許請求の範囲に従って解釈されるのと同様に本発明を限定するものであると考えられるべきではない。
【図１】
2009538520.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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