(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールが適正温度を維持するように太陽電池モジュールの温度を調節することのできる太陽電池モジュールの温度調節装置を提供する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュールの温度調節装置は、太陽電池モジュールに設けられ、太陽電池モジュールの温度を測定・出力する温度センサと、太陽電池モジュールの背面に当接して設けられ、内部に温度調節用流体が流れる経路を備える流体管路と、流体管路を流れる温度調節用流体を備えるポンプと、温度センサで測定した太陽電池モジュールの現在温度と第１ポンプ駆動基準温度又は第２ポンプ駆動基準温度を比較し、太陽電池モジュールの現在温度が第１ポンプ駆動基準温度より低くなければ、温度調節用流体を供給するポンプを駆動制御するか、又は太陽電池モジュールの現在温度が第２ポンプ駆動基準温度より高くなければ、温度調節用流体を供給するポンプ及びヒータを駆動制御するインバータを含む。【選択図】図１
2015023797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールに設けられ、前記太陽電池モジュールの温度を測定して出力する温度センサと、
前記太陽電池モジュールの背面に当接するように設けられ、内部に温度調節用流体が流れる経路を提供する流体管路と、
前記流体管路に接続され、前記流体管路を流れる温度調節用流体を供給するポンプと、
前記太陽電池モジュールに接続され、前記太陽電池モジュールからの直流電流を交流電流に変換し、前記温度センサ及び前記ポンプに電気的に接続され、前記温度センサにより測定された前記太陽電池モジュールの現在温度と予め保存された第１ポンプ駆動基準温度又は第２ポンプ駆動基準温度とを比較し、前記太陽電池モジュールの現在温度が前記第１ポンプ駆動基準温度より低くなければ、前記温度調節用流体を供給するように前記ポンプを駆動制御するか、又は前記太陽電池モジュールの現在温度が前記第２ポンプ駆動基準温度より高くなければ、前記温度調節用流体を供給するように前記ポンプを駆動制御するインバータとを含む、太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項２】
前記インバータにより駆動制御されるように前記インバータに電気的に接続され、冷却気流を吹き付ける冷却ファンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項３】
前記冷却ファンは、回収された温度調節用流体を冷却するように、前記ポンプ側への前記流体管路に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項４】
前記冷却ファンは、前記太陽電池モジュールを直接冷却するように、前記太陽電池モジュールに向かって冷却気流を吹き付けるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項５】
前記冷却ファンは、前記太陽電池モジュールを間接冷却するように、前記太陽電池モジュールの背面に配置される前記流体管路に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項６】
前記温度調節用流体は、冷却流体又は被加熱流体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項７】
前記温度調節用流体は、不凍液からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項８】
前記ポンプに接続され、回収された温度調節用流体を溜める流体回収タンクと、
前記流体回収タンク内の温度調節用流体を加熱するヒータと、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【請求項９】
前記温度センサは、白金抵抗温度センサ、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体（ＲＴＤ）のいずれかであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムに関し、特に太陽光発電システムにおける太陽電池モジュールの温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８を参照すると、従来の一般的な太陽光発電システム１００は、太陽光の光エネルギーを直流電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０により変換された直流電流を蓄電する蓄電池２０と、蓄電池２０に蓄電された直流電流を交流電流に変換するインバータ３０と、インバータ３０から商用電力系統に供給される交流電流の電力量及び商用電力系統の商用交流電力使用量を計量する双方向電力量計４０とを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
太陽電池モジュール１０の発電効率は太陽光の入射量及び入射角にも影響されるが、太陽電池モジュール１０が半導体で構成されているので、半導体特性により、太陽電池モジュール１０の温度が適正な場合に電気エネルギーの発電効率が高い。よって、太陽光の入射量及び入射角が最適な状態であっても、太陽電池モジュール１０の温度が高すぎたり低すぎる場合に発電効率が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、太陽電池モジュールが適正温度を維持するように太陽電池モジュールの温度を調節することのできる太陽電池モジュールの温度調節装置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】
本発明の上記目的は、太陽電池モジュールに設けられ、前記太陽電池モジュールの温度を測定して出力する温度センサと、前記太陽電池モジュールの背面に当接するように設けられ、内部に温度調節用流体が流れる経路を提供する流体管路と、前記流体管路に接続され、前記流体管路を流れる温度調節用流体を供給するポンプと、前記太陽電池モジュールに接続され、前記太陽電池モジュールからの直流電流を交流電流に変換し、前記温度センサ及び前記ポンプに電気的に接続され、前記温度センサにより測定された前記太陽電池モジュールの現在温度と予め保存された第１ポンプ駆動基準温度又は第２ポンプ駆動基準温度とを比較し、前記太陽電池モジュールの現在温度が前記第１ポンプ駆動基準温度より低くなければ、前記温度調節用流体を供給するように前記ポンプを駆動制御するか、又は前記太陽電池モジュールの現在温度が前記第２ポンプ駆動基準温度より高くなければ、前記温度調節用流体を供給するように前記ポンプを駆動制御するインバータとを含む、本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置を提供することにより達成することができる。
【０００６】
本発明の一態様によれば、本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置は、前記インバータにより駆動制御されるように前記インバータに電気的に接続され、冷却気流を吹き付ける冷却ファンをさらに含む。
【０００７】
前記冷却ファンの一例によれば、前記冷却ファンは、回収された温度調節用流体を冷却するように、前記ポンプ側への前記流体管路に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。
【０００８】
前記冷却ファンの他の例によれば、前記冷却ファンは、前記太陽電池モジュールを直接冷却するように、前記太陽電池モジュールに向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。
【０００９】
前記冷却ファンのさらに他の例によれば、前記冷却ファンは、前記太陽電池モジュールを間接冷却するように、前記太陽電池モジュールの背面に配置される前記流体管路に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によれば、前記温度調節用流体は、冷却流体又は被加熱流体である。
【００１１】
本発明のさらに他の態様によれば、前記温度調節用流体は、不凍液からなる。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置は、前記ポンプに接続され、回収された温度調節用流体を溜める流体回収タンクと、前記流体回収タンク内の温度調節用流体を加熱するヒータとをさらに含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置は、太陽電池モジュールの背面に設けられる流体管路と、太陽電池モジュールに設けられる温度センサと、太陽電池モジュールの温度が、予め保存された第１ポンプ駆動基準温度より低くないか又は予め保存された第２ポンプ駆動基準温度より高くなければ、温度調節用流体を供給するようにポンプを駆動制御することにより、太陽電池モジュールの温度を適正に調節するインバータとを含むので、太陽電池モジュールの発電効率を最適化することができるという効果を有する。
【００１４】
本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置は、冷却気流を吹き付ける冷却ファンをさらに含むので、太陽電池モジュールの温度が第１ポンプ駆動基準温度より低くない場合、より迅速に太陽電池モジュールの温度を低下させることができるという効果を有する。
【００１５】
本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置において、冷却ファンは、ポンプ側に回収される流体管路に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられ、回収された温度調節用流体を冷却するか、太陽電池モジュールに向かって冷却気流を吹き付けるように設けられ、太陽電池モジュールを直接冷却するか、又は太陽電池モジュールの背面に配置される前記流体管路に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられ、太陽電池モジュールを間接冷却することができるという効果を有する。
【００１６】
本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置において、温度調節用流体は、冷却流体又は被加熱流体であるので、適正温度より高い太陽電池モジュールを冷却流体により冷却することができ、適正温度より低い太陽電池モジュールの温度を被加熱流体により上昇させることができるという効果を有する。
【００１７】
本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置において、温度調節用流体は、不凍液からなるので、低温の大気にさらされる冬季に温度調節用流体が凍って流体管路が破損することを防止することができるという効果を有する。
【００１８】
本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置は、回収された温度調節用流体を溜める流体回収タンクと、流体回収タンク内の温度調節用流体を加熱するヒータとを含むので、温度調節用流体を流体回収タンクに溜めてヒータで加熱し、その後適正温度への上昇のために太陽電池モジュールに供給することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい一実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置の構成図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置の構成図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置におけるインバータの制御方法であって、太陽電池モジュールの温度を下降させる制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置におけるインバータの制御方法であって、太陽電池モジュールの温度を上昇させる制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置における冷却ファンの設置位置の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置における冷却ファンの設置位置の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置における冷却ファンの設置位置のさらに他の例を示す説明図である。
【図８】従来の一般的な太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
前述した本発明の目的とそれを達成する本発明の構成及びその作用効果は、添付図面を参照した本発明の好ましい実施形態についての以下の説明によりさらに明確に理解できるであろう。
【００２１】
まず、図１を参照して本発明の好ましい一実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置の構成を説明する。
【００２２】
本発明の好ましい一実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置は、温度センサ５０、流体管路９０、ポンプ６０及びインバータ３０を含む。
【００２３】
図１において、符号１０は太陽電池モジュールを示し、符号１０ａは太陽電池モジュール１０を支持する支持フレームを示し、符号１２はインバータ３０と他の構成要素間の信号接続のための信号線を示し、符号２０は太陽電池モジュール１０からの電気エネルギーを蓄電する蓄電池を示し、符号４０はインバータ３０から商用電力系統に供給される交流電流の電力量及び商用電力系統の商用交流電力使用量を計量する双方向電力量計を示す。
【００２４】
図１の電力系統は、電力供給元から供給される例えば２２０ボルトの商用交流電力の電力線を意味する。
【００２５】
温度センサ５０は、太陽電池モジュール１０に設けられ、太陽電池モジュール１０の温度を測定して出力する。温度センサ５０としては、白金抵抗温度センサ、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体（ＲＴＤ）など、様々な温度センサから選択的に用いることが可能である。
【００２６】
温度センサ５０から出力される太陽電池モジュール１０の温度測定信号は、信号線を介してインバータ３０に入力されるようにしてもよい。
【００２７】
流体管路９０は、太陽電池モジュール１０の背面に当接するように設けられ、内部に温度調節用流体が流れる経路を提供する。ここで、前記温度調節用流体は、冷却流体であって、例えば、水や不凍液などの流体である。
【００２８】
ポンプ６０は、流体管路９０に接続され、流体管路９０を流れる温度調節用流体を供給する。ポンプ６０は、ポンプ６０の駆動及び停止の制御のために、インバータ３０に電気的に接続される。ポンプ６０の電源は前記電力系統から供給される。
【００２９】
インバータ３０は、太陽電池モジュール１０に接続され、太陽電池モジュール１０からの直流電流を交流電流に変換する基本機能を有する。
【００３０】
また、インバータ３０は、例えば信号線を介して温度センサ５０及びポンプ６０に電気的に接続され、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（図３のＴｄｅｔｅｃ参照）と予め保存された第１ポンプ駆動基準温度（図３のＴｒｅｆ１参照）とを比較し、太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）より低くなければ、温度調節用流体を供給するように駆動制御信号を出力してポンプ６０を駆動する。
【００３１】
本発明の好ましい一実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置は、図５〜図７に示すような冷却ファン６０−１をさらに含んでもよい。
【００３２】
冷却ファン６０−１は、インバータ３０により駆動制御されるように、例えば信号線を介してインバータ３０に電気的に接続され、駆動されると冷却気流を吹き付ける。
【００３３】
一例によれば、冷却ファン６０−１は、図５に示すように、回収された温度調節用流体を冷却するように、ポンプ６０側への流体管路９０に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。
【００３４】
他の例によれば、冷却ファン６０−１は、図６に示すように、太陽電池モジュール１０を直接冷却するように、太陽電池モジュール１０に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。太陽電池モジュール１０上に冷却ファン６０−１の影が生じないように、冷却ファン６０−１は、太陽電池モジュール１０の下方から上方へと太陽電池モジュール１０の前面に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。
【００３５】
さらに他の例によれば、冷却ファン６０−１は、図７に示すように、太陽電池モジュール１０を間接冷却するように、太陽電池モジュール１０の背面に配置される流体管路９０に向かって冷却気流を吹き付けるように設けられる。
【００３６】
次に、図２を参照して本発明の好ましい他の実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置の構成を説明する。
【００３７】
本発明の好ましい他の実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置は、温度センサ５０、流体管路９０、ポンプ６０、インバータ３０、流体回収タンク７０及びヒータ８０を含む。
【００３８】
本発明の好ましい他の実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置において、温度センサ５０、流体管路９０及びポンプ６０の機能及び構成は前述した一実施形態と同様であるので重複する説明は省略し、前述した一実施形態とは異なるインバータ３０の機能と追加構成である流体回収タンク７０及びヒータ８０の機能及び構成について説明する。
【００３９】
本発明の好ましい他の実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置は、太陽電池モジュール１０の温度が基準温度未満に低下すると太陽電池モジュール１０の温度を適正温度に上昇させるように制御する構成を有する。
【００４０】
よって、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（図４のＴｄｅｔｅｃ参照）と予め保存された第２ポンプ駆動基準温度（図４のＴｒｅｆ２参照）とを比較し、太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）より高くなければ、温度調節用流体を供給するようにポンプ６０を駆動制御すると共に、温度調節用流体を加熱するようにヒータ８０をも駆動制御することができる。
【００４１】
ここで、前記温度調節用流体は、被加熱流体であって、例えば、加熱した水や不凍液などの流体である。
【００４２】
流体回収タンク７０は、ポンプ６０に接続され、太陽電池モジュール１０の背面に配置された流体管路９０から回収された温度調節用流体を溜めるように構成される。流体回収タンク７０は、流体管路９０の回収側及び給水側に連結される。
【００４３】
ヒータ８０は、流体回収タンク７０の内部又は周辺に設けられ、流体回収タンク７０内の温度調節用流体を加熱する。ヒータ８０は、ヒータ８０の駆動及び停止の制御のために、インバータ３０に電気的に接続される。
【００４４】
一方、図１〜図４を参照して、前述したように構成される本発明による太陽電池モジュールの温度調節装置の動作について説明する。
【００４５】
まず、図１及び図３を参照して、本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置におけるインバータの制御方法であって、太陽電池モジュールの温度を下降させる制御方法について説明する。
【００４６】
ステップＳ１において、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）を読み込む。
【００４７】
ステップＳ２において、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）と予め保存された第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）とを比較する。
【００４８】
ステップＳ２の比較の結果、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）より低くなければ（高いか等しければ）、ステップＳ３に進み、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）より低ければ、ステップＳ１に戻る。
【００４９】
ステップＳ３において、インバータ３０は、温度調節用流体を供給するように駆動制御信号を出力してポンプ６０を駆動する。あるいは、インバータ３０は、ポンプ６０を駆動して温度調節用流体を供給すると共に、前記冷却ファンを駆動して太陽電池モジュール１０又は温度調節用流体を冷却するようにしてもよい。
【００５０】
ステップＳ４において、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）と予め保存された第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）とを再び比較する。
【００５１】
ステップＳ４の比較の結果、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）より低ければ、ステップＳ５に進み、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）より低くなければ、ステップＳ３を継続して行う。
【００５２】
ステップＳ５において、太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第１ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ１）より低くなって正常化した状態であるので、インバータ３０は、ポンプ６０、又はポンプ６０と前記冷却ファンが停止するように制御するが、例えば、駆動信号の出力を中止する。
【００５３】
これにより、太陽電池モジュール１０の温度を下降させる（太陽電池モジュール１０を冷却する）一連の制御動作が完了し、インバータ３０は、再びステップＳ１に戻り、前述したようなステップＳ１からステップＳ５までの一連の制御動作を行う。
【００５４】
次に、図２及び図４を参照して、本発明の好ましい実施形態による太陽電池モジュールの温度調節装置におけるインバータの制御方法であって、太陽電池モジュールの温度を上昇させる制御方法について説明する。
【００５５】
ステップＳ６において、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）を読み込む。
【００５６】
ステップＳ７において、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）と予め保存された第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）とを比較する。
【００５７】
ステップＳ７の比較の結果、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）より低ければ、ステップＳ８に進み、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）より低くなければ（高いか等しければ）、ステップＳ６に戻る。
【００５８】
ステップＳ８において、インバータ３０は、ポンプ６０を駆動して温度調節用流体を供給すると共に、ヒータ８０を駆動して温度調節用流体を加熱するようにしてもよい。
【００５９】
ステップＳ９において、インバータ３０は、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）と予め保存された第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）とを再び比較する。
【００６０】
ステップＳ９の比較の結果、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）より低くなければ、ステップＳ１０に進み、温度センサ５０により測定された太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）より低ければ、ステップＳ８を継続して行い、ポンプ６０を駆動して温度調節用流体を供給すると共にヒータ８０を駆動して温度調節用流体を加熱する。
【００６１】
ステップＳ１０において、太陽電池モジュール１０の現在温度（Ｔｄｅｔｅｃ）のほうが前記第２ポンプ駆動基準温度（Ｔｒｅｆ２）より低くなくなって正常化した状態であるので、インバータ３０は、ポンプ６０とヒータ８０が停止するように制御するが、例えば、駆動信号の出力を中止する。
【００６２】
これにより、太陽電池モジュール１０の温度を上昇させる一連の制御動作が完了し、インバータ３０は、再びステップＳ６に戻り、前述したようなステップＳ６からステップＳ１０までの一連の制御動作を行う。
【符号の説明】
【００６３】
１０    太陽電池モジュール
２０    蓄電池
３０    インバータ
４０    双方向電力量計
５０    温度センサ
６０    ポンプ
６０−１    冷却ファン
７０    流体回収タンク
８０    ヒータ
９０    流体管路
【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】
2015023797.tif 000007
【図６】
2015023797.tif 000008
【図７】
2015023797.tif 000009
【図８】
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