(57)【要約】【課題】  太陽電池を使用する太陽光発電装置において、エネルギーを消費せず、かつ太陽電池を効率的に冷却することのできる空冷方式の冷却機構を提供する。【解決手段】  太陽電池４が取り付けられる基板１と間隙を隔てて支持された板状部材２と上昇筒３より構成される空冷方式の冷却機構である。基板１と板状部材２の間に挟まれた空間は上昇筒３の内部に通じており、該上昇筒３の内部で起こる熱上昇流による圧力差が原動力となり、該基板１と該板状部材２との間に挟まれる空間の周縁部で吸い込まれた外部の空気が流れによって太陽電池４を冷却した後、該上昇筒３の上端の開口から排出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と該太陽電池を冷却する為の冷却手段を少なくとも有する太陽光発電装置において、前記冷却手段は前記太陽電池（４）が取り付けられた基板（１）と、該基板（１）と平行に支持された板状部材（２）と、上昇筒（３）とにより構成される空冷方式の冷却機構からなり、該上昇筒（３）の内部に生じる熱上昇流の作用により該基板（１）と該板状部材（２）の間の空間の周縁部から吸入された空気が該上昇筒（３）の内部に向かって流れ、該上昇筒（３）の上方開口より排出されることを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、太陽電池と該太陽電池を冷却する為の冷却手段とを少なくとも有する太陽電池モジュールまたは太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  太陽電池は入射光による発熱のために温度が上昇し、発電量が低下することが確認されている。例えば、シリコン系太陽電池の場合、光電変換効率の温度係数は−０．４５％／℃程度であるため、該太陽電池の温度が７０℃になると、定格状態（２５℃）と比較して、光電変換効率が２割以上低下することになる。また、高温と低温が繰り返されることは太陽電池を劣化させる。【０００３】  以上のような太陽電池の温度上昇を抑える方法として、従来、空気冷却式と液体冷却式の冷却機構が提案されている。即ち、空気冷却式としては、代表的には、太陽電池モジュールの裏面側にファンを取り付け強制冷却する方法、太陽電池モジュールの取り付け面の傾斜を利用した熱対流による冷却方法がある。また、液体冷却式としては、代表的には、太陽電池モジュールの裏面側に水等の液体の流路を設ける冷却方法、太陽電池モジュール表面に霧状の液体を噴霧して冷却する方法がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記液体冷却式は熱伝達力の大きな液体を使用するので、冷却性能は空気冷却式に勝るが、ポンプや噴霧器等の装置が必要であり、さらに装置を駆動するためのエネルギーを消費するため、コスト高になるという問題がある。こうしたことから、空気冷却式の機構を組み込んだ冷却装置が有利であると考えられるが、公知の空気冷却式機構のうち、ファンを使用するものはファンを駆動するためのエネルギーが必要となるため、コスト高になる。また、公知の取り付け面の傾斜を利用した熱対流式では空気の流速が小さいため、冷却が不十分であるという問題点がある。本発明は、上記の従来技術における問題点をなくし、太陽電池を効率的に冷却できる空気冷却式の冷却機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、図１から図２に示されるように、太陽電池４が取り付けられた基板１と、該基板１とほぼ平行に該基板１の上方に取り付けられた板状部材２、煙突形状で上下が開口の上昇筒３、光吸収部材５よりなる。基板１と板状部材２の間に挟まれた空間は上昇筒３の内部に通じている。【０００６】  図１を利用して空気の流れを説明すれば、上昇筒３の内部で起こる熱上昇流による圧力差が原動力となり、基板１と板状部材２との間に挟まれる空間の周縁部で吸い込まれた外部の空気が加速され、流れによって太陽電池４を冷却した後、該上昇筒３の内部に入り、熱上昇流となって該上昇筒３内部を上昇し、該上昇筒３の開口した上端から排出される。【０００７】  基板１の中央部分には太陽電池４を取り付けず、光吸収部材５を配置する。光吸収部材５は太陽光を吸収して、その熱を流入した空気に伝達して上昇筒３内の熱上昇流を強めるための部材である。板状部材２はガラスなど光透過性の材料によって作成され、大きさと形状が基板１とほぼ同じであり、数個のスペーサ等を用いて該基板１に取り付けられている。基板１と板状部材２とは、中央部を除いてほぼ一定の間隔に支持されている。上昇筒３は板状部材２の中央部と空気の流れを阻害しない形状でなめらかに接続されている。
【発明の効果】
【０００８】  以上に述べた本発明の構成によれば、電源などのエネルギー消費を必要とせず、上昇筒３内の空気の熱上昇流によって基板１と板状部材２で挟まれた空間に速い空気の流れが作られ、それによる強制対流によって太陽電池が冷却されるので、その結果、太陽電池の温度上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】水平に設置された実施例の断面図である。（実施例１）
【図２】基板１と板状部材２とを分離した斜視図である。（実施例１）
【図３】基板１の下方に板状部材２を取り付けた実施例の断面図である。（実施例２）
【図４】傾斜して設置された実施例の外観を示す斜視図である。（実施例４）
【図５】傾斜して設置された実施例の内部を示す断面図である。（実施例４）
【図６】細長い断面の上昇筒３を設けた場合の外観を示す斜視図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下に、実施例をあげて本発明をより詳細に説明する。但し、これらの実施例は、本発明の内容を例証する為のものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】  複数個の太陽電池４を水平に設置する場合、図２に示されたように上昇筒３のまわりに環状に太陽電池４を置く配置が望ましい。使用図では省略されているが、上昇筒３は支索や索線によって支え、横風に耐えうる構造とする。上昇筒３の材質は光透過性である必要はない。また、上昇筒３の断面形状は円形に限定されない。【００１２】  作動原理から上昇筒３の鉛直方向の長さは内部空気にかかる圧力差を左右し、上昇筒３の内部の容積は空気流量を左右するので、低く細い上昇管では所望の冷却効果が得られない。また、基板１と板状部材２との間隔が狭い方が太陽電池４の表面を流れる空気の速度は大きくなり熱伝達性が向上するが、過度に狭いと流動抵抗が増えて流れが悪くなるため、該間隔については上昇筒３の大きさに対応した適度な設計が必要である。【００１３】  光吸収部材５の最も単純な構造は単なる金属板であるが、その表面は黒く塗装して光吸収率を高めることが望ましく、その材質はアルミニウム等の熱伝導性の材料が望ましい。また、光吸収部材５の全体をフィン形状とすれば、さらに効果的に空気を加熱できる。
【実施例２】
【００１４】  図３に示されたように基板１の上方ではなく下方に板状部材２を配置してもよいその場合、上昇筒３は基板１の中央部に取り付けられ、光吸収部材５は板状部材２の中央部に取り付けられる。光吸収部材５に太陽光を入射させるため、基板１の中央部付近は光透過性の材質とする。板状部材２の材質は光透過性である必要はない。【００１５】  この実施例では基板１の下面を空気が流れるので、該基板１の太陽電池４を取り付ける部位は熱伝導度の高い材質が望ましい。太陽電池４と基板１の間とを良く密着させた上で、該基板１の下面に放熱フィンを設けることも冷却に効果がある。
【実施例３】
【００１６】  実施例１あるいは実施例２の受光面を水平でなく傾斜させて設置する場合、上昇筒３が傾斜していると熱上昇流の多少の妨げになるので、該上昇筒３が鉛直になるように該上昇筒３の取り付け角度を変更した方が良い。【００１７】  また、傾斜しているために起こりうる高所側と低所側での空気の流速の不均衡については、板状部材２と基板１との間隔を高所側で広く、低所側で狭くなるようにスペーサの高さを調整することにより解消できる。
【実施例４】
【００１８】  図４と図５に示されるのは受光面を傾斜させて設置する場合に形状を最適化させた例である。空気の流れを均一化するため、基板１と板状部材２の側面に側板６を取り付けて内部空間の低所側と上昇筒３の上端のみ開口とし、該上昇筒３は高所側の端に複数個設ける。【００１９】  図５は本実施例において板状部材２が基板１の上方とした場合の断面図であり、内部の配置は図１と類似である。板状部材２が基板１の下方に配置した断面構造は図３に類似となる。【００２０】  上昇筒３の断面は円形に限定されないので、図５に示されるように、細長い断面の形状としても良い。
【符号の説明】
【００２１】１  基板
２  板状部材
３  上昇筒
４  太陽電池
５  光吸収部材
６  側板
【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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