(57)【要約】【課題】アノード電極部の温度上昇を防ぎ、良好な放熱効果を有するソーラーシミュレーター及びそれに用いられる放熱ユニットを提供する。【解決手段】導流パイプ３１はフロー通路３１０を画成し、第１の筐体３３はアノード電極部２２２を取り囲む第１の空間３３０を画成するように構成されている。導流パイプ３１は、第１の送風装置３２側に設けられた吸気口３１１と、フロー通路３１０を介して吸気口３１１と連通されて第１の筐体３３側に設けられた排気口３１２と、を有し、第１の筐体３３には、排気口３１２の近くに設けられた入り口３３１と、入り口３３１から離れて設けられた出口３３２と、が形成され、排気口３１２の口径は入り口３３１の口径以下である。【選択図】図２
0003184555.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極部とカソード電極部とを有する光源が設けられた光源ユニットと、
外部から前記光源ユニット側に空気を送り込むために作動するように設けられた第１の送風装置と、前記第１の送風装置によって送る空気が流れるフロー通路を画成した導流パイプと、前記アノード電極部を取り囲む空間を画成した筐体と、を有し、前記導流パイプは、前記第１の送風装置側に設けられた吸気口と、前記フロー通路を介して前記吸気口と連通されて前記筐体側に設けられた排気口と、を有し、前記筐体には、前記導流パイプを通って前記排気口から流出する空気を前記空間に取り入れるように前記排気口の近くに設けられた入り口と、前記空間内の空気を外へ排出するように前記入り口から離れて設けられた出口と、が形成され、前記排気口の口径は前記入り口の口径以下である放熱ユニットと、
を備えていることを特徴とするソーラーシミュレーター。
【請求項２】
更に前記光源ユニット及び前記放熱ユニットが取り付けられたハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記光源ユニット及び前記放熱ユニットが取り付けられるための設置空間を画成しており、前記ハウジング外の空気を取り入れるよう前記設置空間に連通する取り入れ口と、前記設置空間内の空気が排出される吹き出し口と、が設けられた囲い壁を有し、
前記光源ユニットは、光を出射するように前記設置空間内に配置され、
前記放熱ユニットは、更に、前記ハウジング内の空気を排気すべく作動するように前記吹き出し口に設けられた第２の送風装置を有することを特徴とする請求項１に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項３】
前記導流パイプは、前記設置空間内に取り付けられているものであり、その一部が前記取り入れ口を介して前記設置空間から突き出て設けられ、
前記放熱ユニットは、更に、前記設置空間に空気を送り込むために作動するように前記取り入れ口に設けられた第３の送風装置と、前記設置空間外の空気をろ過するように前記ハウジングの外部に設けられたフィルタユニットと、を有し、
前記第１の送風装置は、前記フィルタユニットによってろ過された空気を前記吸気口を経て前記フロー通路に送るように前記フィルタユニット及び前記導流パイプの間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項４】
前記第１の送風装置は、前記ハウジングの外部から空気を送り込むために作動するように前記取り入れ口にて設けられ、
前記導流パイプは、前記設置空間内に取り付けられ、前記筐体に近接して前記フロー通路を画成したストレート部分と、前記ストレート部分と繋がって前記第１の送風装置に近接して設けられ前記第１の送風装置に近づくほど径大になるラッパ状のテーパー部分と、を有し、前記ストレート部分は前記筐体側に設けられた排気口を有し、前記テーパー部分は前記第１の送風装置側に設けられた吸気口を有することを特徴とする請求項２に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記設置空間内に前記光源ユニットを取り付けるための取付壁を有し、
前記囲い壁には、更に、前記光源の光を通過させる光取出し部が設けられ、
前記光源ユニットは、更に、前記光源からの光を反射して前記光取出し部に照射する放物面状の反射鏡と、前記アノード電極部及び前記カソード電極部の間に前記反射鏡の焦点に設けられた発光部材と、を有し、
前記反射鏡は、前記光源から入射された光を反射する反射スペースを画成した曲面状の反射面部と、前記光源から入射された光が前記反射面部より反射されて前記光取出し部に向かって出射されるように前記反射面部の前記光取出し部寄りの一端側に設けられた第１の開口と、前記反射スペースをおいて前記反射面部の前記光取出し部から離れて前記第１の開口と反対側に設けられている第２の開口と、を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項６】
アノード電極部を備えた光源に用いられる放熱ユニットであって、
外部から前記光源側に空気を送り込むために作動するように設けられた第１の送風装置と、
前記第１の送風装置によって送る空気が流れるフロー通路を画成した導流パイプと、
前記アノード電極部を取り囲む空間を画成した筐体と、を有し、
前記導流パイプは、前記第１の送風装置側に設けられた吸気口と、前記フロー通路を介して前記吸気口と連通されて前記筐体側に設けられた排気口と、を有し、
前記筐体には、前記導流パイプを通って前記排気口から流出する空気を前記空間に取り入れるように前記排気口の近くに設けられた入り口と、前記空間内の空気を外へ排出するように前記入り口から離れて設けられた出口と、が形成され、
前記排気口の口径は前記入り口の口径以下であることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項７】
前記光源は、設置空間を画成したハウジング内に取り付けられるように構成され、
前記ハウジングは、外部の空気を取り入れるよう前記設置空間に連通するように設けられた取り入れ口と、前記設置空間内の空気が外部に排出される吹き出し口と、を有し、
前記導流パイプは前記設置空間に取り付けられ、
前記出口は、前記筐体から空気を前記設置空間に排出するように設けられ、
更に前記ハウジング内の空気を排気すべく作動するように前記吹き出し口に設けられた第２の送風装置を有することを特徴とする請求項６に記載の放熱ユニット。
【請求項８】
前記導流パイプは、前記設置空間内に取り付けられているものであり、その一部が前記取り入れ口を介して前記設置空間から突き出て設けられ、
前記放熱ユニットは、更に、前記設置空間に空気を送り込むために作動するように前記取り入れ口に設けられた第３の送風装置と、前記設置空間外の空気をろ過するように前記ハウジングの外部に設けられたフィルタユニットと、を有し、
前記第１の送風装置は、前記フィルタユニットによってろ過された空気を前記吸気口を経て前記フロー通路に送るために作動するように前記フィルタユニット及び前記導流パイプの間に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の放熱ユニット。
【請求項９】
前記第１の送風装置は、前記ハウジングの外部から空気を送り込むために作動するように前記取り入れ口に設けられ、
前記導流パイプは、前記設置空間内に取り付けられ、前記筐体に近接して前記フロー通路を画成したストレート部分と、前記ストレート部分と繋がって前記第１の送風装置に近接して設けられ前記第１の送風装置に近づくほど径大になるラッパ状のテーパー部分と、を有し、
前記ストレート部分は前記筐体側に設けられた排気口を有し、
前記テーパー部分は前記第１の送風装置側に設けられた吸気口を有することを特徴とする請求項７に記載の放熱ユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、太陽電池の特性を測定するために、自然の太陽光に近い擬似太陽光を生成して例えば太陽電池に照射するソーラーシミュレーター及びこれに用いられる放熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を直接電気エネルギーに変換するものであり、石油の燃焼などを必要としないため、クリーンなエネルギーとして需要が高まっており、大規模な発電設備や小型エレクトロニクス装置などの幅広い分野において利用されている。この太陽電池の性能評価には、擬似的な太陽光を人工的に発生させるソーラーシミュレーターが使用される。
【０００３】
特許文献１には、図４に示されているように、設置空間９１０を画成した筐体状のランプハウス９１内にランプ９２が光源として取り付けられ、ランプハウス９１の一端にファン９３を、他端に通気口である排気口９１１を設けているランプユニット９がソーラーシミュレーターとして開示されている。ファン９３を回転させると、ランプハウス９１外の空気が該ファン９３から吸気され、排気口９１１から排気される。これによりランプハウス９１内は通気され、ランプ９２に備えられた細長いバルブ９２１に風が当たり空冷される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０６３６８６５号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなランプユニット９では、ファン９３が設けられていることによりバルブ９２１の中央に形成された球状部の温度上昇を効率的に防止することができる。しかしながら一方で、バルブ９２１の一端に設けられたアノード電極部９２２もその温度上昇で、酸化・溶解してランプ９２の使用寿命が短くなるという問題点もあり、ファン９３による空冷効果は、バルブ９２１の球状部の極端な温度上昇の抑制には有効であるが、アノード電極部９２２の温度上昇の抑制にはあまり有効的ではなく、アノード電極部９２２が過熱で壊れてしまう問題点がある。
【０００６】
本考案は、上記問題点に鑑みてなされたもので、アノード電極部の温度上昇を防ぎ、良好な放熱効果を有するソーラーシミュレーター及びそれに用いられる放熱ユニット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】
【０００７】
上記目的を達成するために、一観点によれば、本考案は、アノード電極部とカソード電極部とを有する光源が設けられた光源ユニットと、外部から前記光源ユニット側に空気を送り込むために作動するように設けられた第１の送風装置、前記第１の送風装置によって送る空気が流れるフロー通路を画成した導流パイプ、及び前記アノード電極部を取り囲む空間を画成した筐体を有し、前記導流パイプは、前記第１の送風装置側に設けられた吸気口、及び前記フロー通路を介して前記吸気口と連通されて前記筐体側に設けられた排気口を有し、前記筐体には、前記導流パイプを通って前記排気口から流出する空気を前記空間に取り入れるように前記排気口の近くに設けられた入り口、及び前記空間内の空気を外へ排出するように前記入り口から離れて設けられた出口が形成され、前記排気口の口径は前記入り口の口径以下である放熱ユニットと、を備えていることを特徴とするソーラーシミュレーターを提供する。
【０００８】
また、他の観点によれば、本考案は、アノード電極部を備えた光源に用いられる放熱ユニットであって、外部から前記光源側に空気を送り込むために作動するように設けられた第１の送風装置と、前記第１の送風装置によって送る空気が流れるフロー通路を画成した導流パイプと、前記アノード電極部を取り囲む空間を画成した筐体と、を有し、前記導流パイプは、前記第１の送風装置側に設けられた吸気口と、前記フロー通路を介して前記吸気口と連通されて前記筐体側に設けられた排気口と、を有し、前記筐体には、前記導流パイプを通って前記排気口から流出する空気を前記空間に取り入れるように前記排気口の近くに設けられた入り口と、前記空間内の空気を外へ排出するように前記入り口から離れて設けられた出口と、が形成され、前記排気口の口径は前記入り口の口径以下であることを特徴とする放熱ユニットをも提供する。
【考案の効果】
【０００９】
第１の送風装置によって外部の空気がハウジング内に送られると共に、多くの空気が吸気口を経て導流パイプに送られる。取り入れられた多くの空気が導流パイプを通して排気口を介して筐体側に吐出されることができる。従って、多くの空気を筐体に取り入れることができ、アノード電極部の降温を効率的に行うことができる。また、排気口の口径は、入り口の口径以下であると、空気の流れを集中させることができる。従って、フロー通路における空気の、排気口を介して筐体内に送る流量を上げることができるので、アノード電極部を極めて効率よく降温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の一実施例によるソーラーシミュレーターの構成概念図である。
【図２】ハウジング及び放熱ユニットの概略構成の説明図である。
【図３】本考案の他の実施例によるソーラーシミュレーターの概略構成の説明図である。
【図４】従来のランプユニットの一例の概略構成の説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案の実施形態について説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１は、本考案の実施例１によるソーラーシミュレーターの構成を示している。図１に示されているように、ソーラーシミュレーターは、ハウジング１と、光源ユニット２（図２参照）と、放熱ユニット３と、を備えている。
【００１３】
ハウジング１は、図２に示されているように、光源ユニット２を設置するための設置空間１３を画成した囲い壁１１と、囲い壁１１に固定されており、光源ユニット２が取り付けられた取付壁１４と、を有する。
【００１４】
囲い壁１１は、光を通過させる光取出し部１１３と、空気を取り入れるよう設置空間１３に連通するように設けられた取り入れ口１１１と、設置空間１３内の空気が勢いよく出る吹き出し口１１２と、を有し、取り入れ口１１１と吹き出し口１１２とは光取出し部１１３に対して互いに対向するように設けられている。
【００１５】
なお、光取出し部１１３としては、この例では光源ユニット２の光を通過させると共にガイドして取り出すように形成された開口であるが、光をハウジング１の外に取り出すことができるものであればこれに限定されず、ガラスなどの透光性の材料からなる板体であってもよい。また、このソーラーシミュレーターは必ずしもハウジング１を設けることを要しない。
【００１６】
光源ユニット２は、取付壁１４を介して設置空間１３内に配置されており、光取出し部１１３に照射するように、例えば放物面鏡などを用いる反射鏡２１と、反射鏡２１の焦点の近くに配置された光源２２と、を有する。
【００１７】
反射鏡２１は、光源２２から入射される光を出射する反射スペース２１０を画成した曲面状の反射面部２１１と、光源２２から入射された光が反射面部２１１より反射されて光取出し部１１３に向かって出射されるように反射面部２１１の光取出し部１１３寄りの一端側に設けられた第１の開口２１２と、反射スペース２１０をおいて反射面部２１１の光取出し部１１３から離れて第１の開口２１２と反対側に設けられている第２の開口２１３と、を有し、第１の開口２１２は、その口径が第２の開口２１３よりも大であるように構成されている。
【００１８】
光源２２は、例えば、太陽放射に極めて類似したスペクトルを有する光が得られる例えばキセノンランプなどが使用されるアーク放電ランプであり、反射鏡２１の光軸（図示せず）に略水平に細長く延伸されて形成されており、その長手方向の一端にアノード電極部２２２が第１の開口２１２よりも外方に突き出るように設けられ、その他端にカソード電極部２２３が第２の開口２１３よりも外方に突き出て取付壁１４に設けられ、アノード電極部２２２及びカソード電極部２２３間に球状部２２１が発光部材として形成されており、反射鏡２１の焦点付近に設けられている。光源２２は、高い電圧がかかると、球状部２２１にてアーク放電し発光する。
【００１９】
放熱ユニット３は、外部から空気を送り込むために作動するように設けられた第１の送風装置３２と、ハウジング１内の空気を排気すべく作動するように吹き出し口１１２に設けられた第２の送風装置３４と、ハウジング１内に空気を送り込むために作動するように取り入れ口１１１に設けられた第３の送風装置３５と、を有する。また、放熱ユニット３には、第１の送風装置３２によって送る空気をハウジング１内に導入するように第１の送風装置３２と連結されて取り入れ口１１１を介してハウジング１内に延伸されている導流パイプ３１と、アノード電極部２２２を取り囲む第１の空間３３０を画成した第１の筐体３３と、カソード電極部２２３の一部を取り囲む第２の空間３７０を画成した第２の筐体３７と、が設けられている。
【００２０】
導流パイプ３１は、例えば電気絶縁材料からなり、フロー通路３１０を画成した管体であり、第１の送風装置３２側の吸気口３１１とハウジング１内の排気口３１２とを有する。なお、導流パイプ３１は、少なくとも一部が取り入れ口１１１を介してハウジング１から突き出て延伸されるように設けられているが、これに限定されないことは言うまでもない。
【００２１】
第１の筐体３３には、換気孔として、導流パイプ３１を通して排気口３１２から流出する空気を第１の空間３３０に取り入れるように導流パイプ３１の排気口３１２に臨んで設けられた入り口３３１と、第１の空間３３０内の空気を設置空間１３に排出するように入り口３３１から離れて設けられた出口３３２と、が形成されている。
【００２２】
なお、この例では、排気口３１２の口径は入り口３３１の口径以下であり、第１の筐体３３及び導流パイプ３１間の間隔Ｄ３は２ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。そして、導流パイプ３１は、その空気流量が１Ｌ／ｍｉｎ以上であるように構成されることが好ましい。なお、この例では導流パイプ３１の排気口３１２が入り口３３１の外側に臨むように設けられているが、これに限らないことはいうまでもない。例えば、導流パイプ３１の一部が第１の筐体３３内に延伸して設けられると、アノード電極部２２２の放熱効果はより一層良好になる。
【００２３】
第１の筐体３３は、図示しないが、第１の空間３３０及び設置空間１３に連通する複数の換気孔が更に設けられると、アノード電極部２２２の温度上昇をより一層抑制することができる。
【００２４】
第２の筐体３７には、第２の空間３７０及び設置空間１３に連通する換気孔３７１、３７１、・・・が設けられている。これによって、カソード電極部２２３の温度上昇をより一層抑制することができる。
【００２５】
設置空間１３の外の空気をろ過するフィルタユニット３６がハウジング１の外部に設けられている。第１の送風装置３２は、フィルタユニット３６及び導流パイプ３１の間に設けられている。第１の送風装置３２によって吸い込まれた空気は、フィルタユニット３６によってろ過され、吸気口３１１を介して導流パイプ３１に送入される。なお、第１の送風装置３２は、この例では、エアーブロワー３２１を１つ有し、ろ過装置３６及びエアーブロワー３２１間を連結してなる第１の送風パイプ３２２と、エアーブロワー３２１及び導流パイプ３１間を連結してなる第２の送風パイプ３２３と、を有する。
【００２６】
第２の送風装置３４及び第３の送風装置３５は、一例としてファン装置が用いられる。なお、第１〜３の送風装置３２、３４、３５及びフィルタユニット３６の全ては当該技術分野で周知であり、本明細書で詳述する必要はない。
【００２７】
以上のように構成されたソーラーシミュレーターの動作及び作用を以下で説明する。
【００２８】
ソーラーシミュレーターが運転すると、第３の送風装置３５によって外部の空気が取り入れ口１１１を通してハウジング１内に送られ、第２の送風装置３４によってハウジング１内の空気が吹き出し口１１２から送出されることによってハウジング１内において換気が行われて光源２２の温度上昇を抑制することができる。
【００２９】
また、第１の送風装置３２ではエアーブロワー３２１が運転すると、ろ過装置３６によって塵埃などがろ過された空気が、エアーブロワー３２１に隣接した第１の送風パイプ３２２及び第２の送風パイプ３２３を通して吸気口３１１より導流管３１内に送風される。そして、空気が排気口３１２から入り口３３１を介して第１の筐体３３内に送られ、アノード電極部２２２にて熱変換が行われてその温度を下げる。次いで温度が高くなった空気が出口３３２からハウジング１内を経て外方へ流出する。
【００３０】
排気口３１２の口径は、入り口３３１の口径以下であるため、空気の流れを集中させることができる。従って、フロー通路３１０における空気の、排気口３１２および入り口３３１を介して第１の筐体３３内の第１の空間３３０に送る流量を上げることができるので、アノード電極部２２２を極めて効率よく降温させることができる。実験によると、従来のアノード電極部はその温度が３１６℃であるが、本考案にかかるアノード電極部２２２の温度は２１４℃である。言い換えれば、導流パイプ３１はアノード電極部２２２に向かって集中して勢いよく気流を送ることができるので、効率的且つ有効的にアノード電極部２２２の温度を少なくとも１００℃以上下げることができる。
【００３１】
本考案に係るソーラーシミュレーターによれば、第２の送風装置３４及び第３の送風装置３５によってハウジング１内に空気を流れ込ませて光源２２全体の温度を下げることができると共に、導流パイプ３１によって第１の送風装置３２からの空気が集中して流れるので、効率よく光源２２のアノード電極部２２２を降温させることができる。従って、本考案に係るソーラーシミュレーターは優れた放熱効果を有し、アノード電極部２２２が過熱のために損壊して使用できなくなる問題点を解消することができ、光源２２の使用寿命を長く延ばすことができる。
【００３２】
（実施例２）
図３は、本考案の実施例２によるソーラーシミュレーターの概略構成を示している。なお、その構成は基本的に図１のソーラーシミュレーターと同様であるので、ここでは重複する部分の説明を省略する。
【００３３】
放熱ユニット３は、外部から空気を送り込むために作動するように取り入れ口１１１に設けられた第１の送風装置３２と、ハウジング１内の空気を排気すべく作動するように吹き出し口１１２に設けられた第２の送風装置３４と、ハウジング１内にそこから突出せずに設置空間１３に取り付けられた導流パイプ３１と、アノード電極部２２２を取り囲むように設けられた第１の筐体３３と、カソード電極部２２３の一部を取り囲むように設けられた第２の筐体３７と、有する。なお、第１の送風装置３２と第２の送風装置３４とは、ファン装置である。
【００３４】
導流パイプ３１は、第１の筐体３３に近接してフロー通路３１０を画成したストレート部分３１３と、ストレート部分３１３と繋がって第１の送風装置３２に近接して設けられており第１の送風装置３２に近づくほど径大になるラッパ状のテーパー部分３１４と、を有し、ストレート部分３１３は第１の筐体３３側の排気口３１２を有し、テーパー部分３１４は第１の送風装置３２側の吸気口３１１を有する。
【００３５】
第１の筐体３３及び第２の筐体３７には、上記実施例と同様に換気孔が設けられている。
【００３６】
以上のように構成されたソーラーシミュレーターの動作及び作用を以下に説明する。
【００３７】
ソーラーシミュレーターが運転すると、第１の送風装置３２によって外部の空気が取り入れ口１１１を通してハウジング１内に送られ、多くの空気が吸気口３１１を経てテーパー部分３１４内に送られる。ラッパ状のテーパー部分３１４によって多くの空気を取り入れることができると共にストレート部分３１３へ送ることができるので、取り入れられた多くの空気がストレート部分３１３を通して排気口３１２を介して第１の筐体３３側に吐出されることができる。従って、多くの空気を第１の筐体３３内に取り入れることができ、アノード電極部２２２の降温を効率的に行うことができる。
【００３８】
以上のように、上記実施例１と同様な効果を得ることができる。
【００３９】
上述のごとく、図面を参照してこの考案のいくつかの実施例を説明したが、本考案は、図示した実施例に限定されるものではない。本考案と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、図示した実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本考案は、効果的に降温するソーラーシミュレーターに有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ハウジング
１１  囲い壁
１１１  取り入れ口
１１２  吹き出し口
１１３  光取出し部
１３  設置空間
１４  取付壁
２  光源ユニット
２１  反射鏡
２１０  反射スペース
２１１  反射面部
２１２  第１の開口
２１３  第２の開口
２２  光源
２２１  球状部
２２２  アノード電極部
２２３  カソード電極部
３  放熱ユニット
３１  導流パイプ
３１０  フロー通路
３１１  吸気口
３１２  排気口
３１３  ストレート部分
３１４  テーパー部分
３２  第１の送風装置
３２１  エアーブロワー
３２２  第１の送風パイプ
３２３  第２の送風パイプ
３３  第１の筐体
３３０  第１の空間
３３１  入り口
３３２  出口
３４  第２の送風装置
３５  第３の送風装置
３６  フィルタユニット
３７  第２の筐体
３７０  第２の空間
３７１  換気孔
【図１】
0003184555.tif 000003
【図２】
0003184555.tif 000004
【図３】
0003184555.tif 000005
【図４】
0003184555.tif 000006