(57)【要約】【課題】既存の太陽光発電モジュール１をそのまま用いることもでき、省スペースの太陽発電モジュール１の冷却方法、及び、この方法の原理を用いた太陽光発電システムの提供を目的とする。【解決手段】散水管２に開けられた複数の孔４からから太陽光発電モジュール１の受光面に水を滴下し、前記滴下した水の気化熱により、前記太陽光発電モジュール１を冷却する太陽光発電モジュール１の冷却方法、及び、太陽光発電モジュール１と太陽光発電モジュール１の受光面に水を滴下する散水管２を配置した太陽光発電システムである。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
散水管に開けられた複数の孔から太陽光発電モジュールの受光面に水を滴下し、前記滴下した水の気化熱により、前記太陽光発電モジュールを冷却する太陽光発電モジュールの冷却方法。
【請求項２】
前記滴下する水の供給量が前記受光面の１平方メートル当たり１リットル／分〜０．０１リットル／分であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電モジュールの冷却方法。
【請求項３】
前記滴下する水の供給量と、前記滴下された水の気化量が略同一であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電モジュールの冷却方法。
【請求項４】
太陽光発電モジュールと前記太陽光発電モジュールの受光面に水を滴下する複数の孔を有する散水管を配置した太陽光発電システム。
【請求項５】
前記滴下する水の供給量が前記受光面の１平方メートル当たり１リットル／分〜０．０１リットル／分であることを特徴とする請求項４記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記散水管から滴下される水の供給量と前記太陽光発電モジュールの受光面に滴下された水の気化量とが略同一であることを特徴とする請求項４記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記孔の径は０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項４〜６記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽光発電モジュールの冷却方法及びこの方法の原理を用いた太陽光発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電モジュールを用いた太陽光発電システムを一般家庭等の屋根に設置する場合、太陽光発電モジュールの設置角度を屋根の傾斜に合わせて配置し、一日のうちで最も多くの太陽光を受光できるように方角を調整する。
【０００３】
しかしながら、太陽光のエネルギーのすべてが電気エネルギーに変換されるわけではなく、その多くが熱となり、太陽光発電モジュール自体の温度を上昇させてしまう。そのため、太陽光発電モジュールを構成する太陽電池の温度が上昇し、光−電気変換効率が低下する。特に、太陽電池がＳｉ系のものである場合の多くは太陽電池の受光面となる太陽光発電モジュールの受光面が濃紺色、あるいは紫色をしているため、太陽光中の赤外線を吸収して太陽電池の温度が上昇しやすい。
【０００４】
そこで、温度が上昇した太陽光発電モジュールを冷却するため、水冷方式の冷却方式が採用されることが多い。
例えば、特開平８−１９５５０３号公報に記載されている冷却装置では、同公報の図１から引用した本件の図５に示すように傾斜した太陽光発電モジュール１の上端に給水タンク８を設け、太陽光発電モジュール１の温度が上昇すると、給水口９が開いて太陽光発電モジュール１の受光面に散水し、冷却を行うようにしている。
【０００５】
また、特開平５−２９９６８５号公報に記載されているものでは、貯水槽から毛管現象により伝わってきた水を太陽光発電モジュールの裏面に供給することにより冷却を行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１９５５０３号公報
【特許文献２】
特開平５−２９９６８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されているものでは、同文献の図１から引用した本件の図５に示されているように太陽光発電モジュール１の上方に給水タンク８を別途設ける必要があり、コストがかかるとともに、太陽光発電モジュール１の設置スペース以外の給水タンク８を設置するスペースも必要となる。
【０００８】
また、特許文献２に記載されているものでは、太陽光発電モジュールの裏面で冷却を行っているため、屋根材との間で空間が必要となり、太陽光発電モジュールを屋根材と一体的に設置するのが困難である。以上のように、特許文献１、２に記載されているものでは、太陽光発電モジュールを冷却するための余分な面積、空間が必要となるという問題があった。
【０００９】
本発明はこういった問題を解決し、既存の太陽光発電モジュールをそのまま用いることもでき、省スペースの太陽発電モジュールの冷却方法及びこの方法の原理を用いた太陽光発電システムの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した問題を解決するために、本発明の第一は請求項１に記載のように、散水管２に開けられた複数の孔４から太陽光発電モジュール１の受光面に水を滴下し、前記滴下した水の気化熱により、前記太陽光発電モジュール１を冷却する太陽光発電モジュールの冷却方法である。
【００１１】
本発明の第二は請求項２に記載のように、前記滴下する水の供給量が前記受光面の１平方メートル当たり１リットル／分〜０．０１リットル／分であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第三は請求項３に記載のように、上記発明において、前記滴下する水の供給量と、前記滴下された水の気化量が略同一であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第四は請求項４に記載のように、太陽光発電モジュール１と前記太陽光発電モジュール１の受光面に水を滴下する複数の孔４を有する散水管２を配置した太陽光発電システムである。
【００１４】
本発明の第五は請求項５に記載のように、前記滴下する水の供給量が前記受光面の１平方メートル当たり１リットル／分〜０．０１リットル／分であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第六は請求項６に記載のように、上記発明において、前記散水管２から滴下される水の供給量と前記太陽光発電モジュール１の受光面に滴下された水の気化量とが略同一であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１（イ）では、傾斜した屋根材５等の上に複数配列された太陽光発電モジュール１が示されている。各太陽光発電モジュール１は図２のように、半導体からなる太陽電池７を１つ以上配列し、配列された前記太陽電池７の表面を透光性の板（符号なし）で覆い受光面とし、さらに四方の側面を枠体６で囲ったものである。なお、枠体６は必要十分な要素ではない。
【００１７】
太陽光発電モジュール１を冷却するために、図１（イ）に示すように散水管２を太陽光発電モジュール１が配置された傾斜面の最上部に設ける。これは、太陽光発電モジュール１と散水管２の断面図を表した図１（ロ）に示すように、散水管２を傾斜面の最上部に設けることにより、滴下された水が、傾斜面にそって、太陽光発電モジュール１の傾斜面の最下部に行き渡るようにするためである。
【００１８】
散水管２には図３のように太陽光発電モジュール１の受光面のほぼ全面に滴下できる位置に複数の孔４が設けられ、散水管２を流れてきた水（上水、中水、雨水等異物の少ない水であればよい）を太陽光発電モジュール１の受光面に適度な量でもって滴下する。孔４の数は、管の表面積１ｍ２あたり１０００箇所以上設けておくのが望ましい。
【００１９】
散水管２により太陽光発電モジュール１の受光面の全面に滴下された水は、太陽光により熱せられた太陽光発電モジュール１自身の熱により気化する。そして、その際の気化熱により、太陽光発電モジュール１を冷却することができるようになる。
【００２０】
ここで孔４から滴下される水の具体的な量としては、太陽光発電モジュール１の受光面の１平方メートル当たり１リットル／分〜０．０１リットル／分が望ましい。１リットル／分を超えると水の蒸発量が滴下量よりも少なくなり、水の浪費となり、０．０１リットル／分以下では各太陽光発電モジュール１の受光面の全面に水が行き渡らなくなるためである。さらに好ましくは、滴下する水の量が、太陽光発電モジュール１に滴下された水が気化する量と大体釣り合うようにするのが良い。
【００２１】
以上のようにすることで、必要とする水の量を最小限にしつつ、最大の冷却効果を得ることができる。すなわち、散水管２に開けられた複数の孔４より滴下された水の気化熱により、太陽光発電モジュール１が冷却される本発明において、気化熱を発生させるための滴下する水の量は最小限で済むということである。
【００２２】
なお、散水管２の具体的な形態は、丸形・角型を問わず例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍの最大径をなし、孔４の径は０．０１ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。散水管２の径をこのように限定している理由は、一般的に使用されている管を転用できるようにするためである。さらに孔４の径が小さすぎると散水管２を流れる水の中の異物により孔４が詰まる可能性があり、また、孔４の径が大きすぎると、滴下される水の量が、気化量を大幅に上回ってしまい水の浪費にもなるので、径を以上の範囲に限定している。
【００２３】
散水管２は、図１（イ）、（ロ）に示すように、太陽光発電モジュール１が配置された傾斜面の最上部に金具３を使用して取り付けることもできる。このようにすることで、既存の太陽光発電モジュール１について特に加工を行う必要が無く、散水管２を設置するだけで良い。なお、この図では、太陽光発電モジュール１と散水管２が別体となっているが、散水管２が太陽光発電モジュール１と一体的に取り付けられているものを最初から製作するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、図１（イ）、（ロ）では傾斜面をなす屋根材５の上に太陽光発電モジュール１が設けられているが、平坦に設置された太陽光発電モジュール１であってもよい。この場合、太陽光発電モジュール１の受光面の上方に散水管２を適当な位置に配置し、滴下された水が自然に広がるようにすればよい。さらには、必ずしも屋根材５の上に設置する必要もない。
【００２５】
太陽光発電モジュール１を冷却するために滴下される水の供給は、散水管２によるものであるため、既存の太陽光発電モジュール１の受光面の上方に散水管２をそのまま設けることもでき、太陽光発電モジュール１について大掛かりな工事を行う必要が無い。また、太陽光発電モジュール１が設置されるスペースの中で散水管２が占める割合は非常に小さい。そのため、省スペースで済む太陽光発電モジュール１の冷却手段を提供することが可能である。
【００２６】
さらに、散水管２は専用に製作するだけでなく、一般に広く市販されている管材に孔４を開けることにより作製することも可能である。そのため、低コストの太陽光発電モジュール１の冷却手段を提供することが可能である。
【００２７】
使用する太陽光発電モジュール１の受光面には、光触媒コーティング等を塗布することも可能である。これにより、受光面の汚れは光触媒により分解され、散水された水とともに除去することも可能であるため、受光面を常に清浄に保つことができる。
【００２８】
さらに、光触媒コーティング剤に親水性のものを用いると、滴下された水の水滴が受光面に平面状に広がるため、太陽光が散乱されることがなく、太陽光を効率的に入射させることが可能である。
【００２９】
以上説明した形態においては、図１のように散水管２を一本のみ設けていたが、図４（イ）、（ロ）のように、各太陽光発電モジュール１の行に沿って散水管２を一本ずつ設けるようにしてもよい。このようにすることで、滴下された水が確実に各太陽光発電モジュール１の受光面に行き渡るようにすることができる。
【００３０】
（実施例１）
上記の発明の実施の形態を実際に用いた例について図１に示した。屋根材５と一体となっている既存の複数配列された太陽光発電モジュール１（図２参照）を冷却するために屋根の頂部に散水管２を金具３を使って一本設ける。散水管２は、ポリエチレン製で外形が３０ｍｍ、肉厚が３ｍｍの円形をなしている。また、図３のように管の全周にわたって径１ｍｍφの孔４を２０００個／ｍ２（管の表面積あたり）の割合で設けた。
【００３１】
散水管２への水の供給は、上水道の水を別途設けた揚水ポンプを用いて汲み上げることにより行なった。なお、水の供給量は太陽光発電モジュール１の受光面１平方メートル当たり０．１リットル／分となるように揚水ポンプの出力を調整した。
【００３２】
さらに、効果の確認のため、太陽光発電モジュール１の受光面には、光触媒コーティングを塗布した部分も設けた。
【００３３】
実際の効果は、晴天時の午前１１時から午後１２時までの午前時間帯、及び、午後１２時から午後１３時までの午後時間帯を使って確認した。これらの時間帯は共に、日照の条件がほぼ同じであるため、効果の確認をしやすかったためである。午前の時間帯では散水を行わず、午後の時間帯は散水を行って効果を確認したところ、太陽光発電モジュール１の光−電気変換効率は午前の時間帯では１０％であったものが午後の時間帯では１３％に向上し、本発明の効果が確認された。
【００３４】
なお、太陽光発電モジュール１に温度センサを備え、その温度センサから取得した温度情報を基に散水量の制御（散水する、散水しないを含む）を行う制御装置を設けるとシステム管理の省人化や節水することが可能となり好ましい。また、前記温度センサに限らず本システムにタイマー制御装置を付加して、上述した効果が現れる時間帯を任意に設定して散水を行うようにしても良い。
【００３５】
本実施例１では、長期間にわたって散水を行ったが、光触媒コーティングを塗布した部分の太陽光発電モジュール１の受光面には汚れが現れず、汚れによる光−電気変換効率の低下は見られなかった。
【００３６】
（実施例２）
本実施例では、実施例１とは異なり、図４のように屋根材５と一体となっている複数配列された太陽光発電モジュール１（図２参照）を冷却するための散水管２を複数設けたものである。すなわち、複数の太陽光発電モジュール１の集合からなる配列の行の境界に沿って散水管２を一本ずつ設けるようにしている。これは、集合した太陽光発電モジュール１の受光面の全体面積が広いため、その受光面全体にわたって満遍なく散水されるようにするためである。散水管２は、ポリエチレン廃材をリサイクル処理したリサイクルポリエチレン製で外形が４０ｍｍ、肉厚が３ｍｍの角形をなしている。また、管の全周にわたって０．０１ｍｍφの孔４を管の表面に複数個開けた。
【００３７】
散水管２への水の供給は、雨水を別途設けた揚水ポンプを用いてることにより行なった。なお、水の供給量は太陽光発電モジュール１の受光面の１平方メートル当たり０．５リットル／分となるように揚水ポンプの出力を調整した。
【００３８】
実際の効果は、実施例１と同じ条件で確認を行った。その結果、太陽光発電モジュール１の光−電気変換効率は午前の時間帯（散水なし）では７％であったものが午後の時間帯（散水あり）では１０％に向上し、本発明の効果が確認された。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、省スペースの太陽発電モジュールの冷却方法及びこの方法の原理を用いた太陽光発電システムの提供が実現される。また、既存の太陽光発電モジュールを特に改造することなくそのまま用いることもできるため、コストの安い太陽光発電システムを実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の太陽光発電モジュールと散水管からなる太陽光発電システムの斜視図（イ）及び断面図（ロ）である。
【図２】本発明の実施に用いられる太陽光発電モジュールの外観である。
【図３】本発明の実施の形態に係る太陽光発電システムに用いる孔が開けられた散水管の外観図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る太陽光発電モジュールと散水管からなる太陽光発電システムの斜視図（イ）及び断面図（ロ）である。
【図５】従来技術に係る太陽光発電システムの概略である。
【符号の説明】
１  太陽光発電モジュール
２  散水管
３  金具
４  孔
５  屋根材
６  枠体
７  太陽電池
８  給水タンク
９  給水口
【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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