(57)【要約】【課題】  発電素子全体を効率的に冷却することができ、しかも、器具の機械的強度の向上及び熱変形の防止により耐久性を損なうことなく大型化も可能な液冷却式の集光型太陽電池を提供すること。【解決手段】  集光レンズ部11aを備えた上板11、伝熱性を有する底板12、及び側板13から成るケース体であって、内部に冷却液Ｃを供給可能な給液口14が設けられた電池容器１と；この電池容器１の底板12に固定されて、前記上板11の集光レンズ部11aから冷却液Ｃを介して集光された光が照射される発電素子２とを含んで構成される集光型太陽電池において、前記電池容器１の底板12に、上板11と当接或いは近接する長さの突起状のロングフィン12a・12a…を列設する一方、集光レンズ部11a下方においては、集光領域に達しない長さのショートフィン12b・12b…を列設して構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズ部(11a)を備えた上板(11)、伝熱性を有する底板(12)、及び側板(13)から成るケース体であって、内部に冷却液(Ｃ)を供給するための給液口(14)が設けられた電池容器(１)と；この電池容器(１)の底板(12)に固定されて、前記上板(11)の集光レンズ部(11a)から冷却液(Ｃ)を介して集光された光が照射される発電素子(２)とを含んで構成される集光型太陽電池において、
前記電池容器(１)の底板(12)に、上板(11)と当接或いは近接する長さの突起状のロングフィン(12a・12a…)を列設する一方、集光レンズ部(11a)下方においては、集光領域に達しない長さのショートフィン(12b・12b…)を列設して構成したことにより、 
前記発電素子(２)の裏側を、冷却液(Ｃ)に直接触れるショートフィン(12b・12b…)及びロングフィン(12a・12a…)を備えた底板(12)を介して冷却可能としたことを特徴とする液冷却式の集光型太陽電池。
【請求項２】
電池容器(１)の底板(12)に設けるショートフィン(12b・12b…)の長さを外側から焦点部の発電素子(２)に向かって次第に短くなるように形成したことを特徴とする請求項１記載の液冷却式の集光型太陽電池。
【請求項３】
電池容器(１)の上板(11)に複数の集光レンズ部(11a・11a…)を設けると共に、底板(12)の各集光レンズ部(11a・11a…)に対応する位置に発電素子(２・２…)を固定して構成したことをを特徴とする請求項１または２に記載の液冷却式の集光型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光型太陽電池の改良、詳しくは、発電素子の冷却を極めて効率的に行うことができ、しかも、電池容器の機械的強度の向上及び熱変形の防止により大型化も容易な液冷却式の集光型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光から電気を生み出す太陽光発電システムがクリーンエネルギー技術の代表格として注目を浴びており、その発電技術の一つとして、レンズ等で集光した太陽光を焦点に配置した発電素子に照射することで発電を効率的に行えるようにした集光型太陽電池が知られている。
【０００３】
また、上記の集光型太陽電池においては、照射された太陽光が熱エネルギーに変わって発電素子が発熱し易いため、発電素子の冷却手段を設ける必要があり、従来における具体的な冷却手段としては、伝熱性を有する材質で、かつ、裏側に放熱フィンを備えた底板に発電素子を固定する構造が公知となっている(特許文献１参照)。
【０００４】
しかしながら、上記従来の冷却手段では、発電素子の熱を裏側から吸収して放熱を行えるものの、発電素子の表側に熱が残って高温化し易いという問題があった。またこの問題は、発電素子の裏側に冷却液を流して熱交換する構造(例えば、特許文献２参照)についても同様であった。
【０００５】
一方、従来においては、集光型太陽電池に、上板部分にレンズを備えた電池容器を使用して、この電池容器の底板に発電素子を固定すると共に容器内を冷却液で満たして前記発電素子を冷却液で直接冷却する技術も提案されている(特許文献３参照)。
【０００６】
しかしながら、上記従来技術についても、冷却液と熱接触しない発電素子の裏側に熱が残ってしまい、発電素子全体を効率的に冷却することができなかった。また、上記の集光型太陽電池の電池容器は、外力による変形や高温暴露による熱変形が起こり易く、大型化によって耐久性が低下し易かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−１０１０８５号公報（第１−３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００４−２４７４２９号公報（第２−９頁、第１−２図）
【特許文献３】特開平１０―２５２６４０号公報（第２−１１頁、第１−７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記の如き問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、発電素子全体を効率的に冷却することができ、しかも、器具の機械的強度の向上及び熱変形の防止により耐久性を損なうことなく大型化も可能な液冷却式の集光型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【００１０】
即ち、本発明は、集光レンズ部11aを備えた上板11、伝熱性を有する底板12、及び側板13から成るケース体であって、内部に冷却液Ｃを供給可能な給液口14が設けられた電池容器１と；この電池容器１の底板12に固定されて、前記上板11の集光レンズ部11aから冷却液Ｃを介して集光された光が照射される発電素子２とを含んで構成される集光型太陽電池において、
前記電池容器１の底板12に、上板11と当接或いは近接する長さの突起状のロングフィン12a・12a…を列設する一方、集光レンズ部11a下方においては、集光領域に達しない長さのショートフィン12b・12b…を列設して構成したことにより、 
前記発電素子２の背面側を、冷却液Ｃに直接触れるショートフィン12b・12b…及びロングフィン12a・12a…を備えた底板12を介して冷却可能とした点に特徴がある。
【００１１】
また本発明においては、必要に応じて上記手段に加え、電池容器１の底板12に設けるショートフィン12b・12b…の長さを外側から焦点部の発電素子２に向かって次第に短くなるように形成し、最大限の冷却効果が得られるようにするという技術的手段を採用することもできる。
【００１２】
また本発明においては、必要に応じて上記手段に加え、電池容器１の上板11に複数の集光レンズ部11a・11a…を設けると共に、底板12の各集光レンズ部11a・11a…に対応する位置に発電素子２・２…を固定して構成するという技術的手段を採用することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、集光型太陽電池に、上側にレンズを備えた電池容器を使用し、この電池容器の底板の所定部位に発電素子を固定すると共に、底板のそれ以外の部分には多数のフィンを上向きに列設して構成したことにより、伝熱性を有する底板及びフィンを介して発電素子の裏側と容器内に満たした冷却液とを熱接触させることができるため、冷却液による発電素子の直接的な冷却と併せて、発電素子全体を効率的に冷却することが可能となる。
【００１４】
また、上記電池容器のレンズ下方(発電素子の周囲)に設けるフィンは、レンズの集光領域に達しない長さで形成しているため、フィンが太陽光を遮ってレンズの集光機能を阻害するようなことはない。
【００１５】
一方、上記レンズ下方のフィン以外は、電池容器の上板に当接または近接する長さで形成しているため、これらのフィンを電池容器の補強材として容器の機械的強度を向上することもできる。そしてこれによって、電池容器が外力による変形や高温暴露による熱変形を起こし難くなるため、容器を大型化した場合でも耐久性を維持できる。
【００１６】
したがって、本発明により、高性能化を図る上で不可欠な発電素子の冷却機能および大型化に必要な機械的強度に優れた液冷却式の集光型太陽電池を提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１における集光型太陽電池を表わす全体斜視図である。
【図２】本発明の実施例１における集光型太陽電池の使用状態を表わす構造断面図である。
【図３】本発明の実施例１における集光型太陽電池の冷却効果を説明するための状態説明図である。
【図４】本発明の変形例におけるシート型の集光型太陽電池を表わす構造断面図である。
【図５】本発明の変形例におけるシート型の集光型太陽電池を表わす構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
『実施例１』
本発明の実施例１について、図１から図３に基いて説明する。同図において、符号１で指示するものは電池容器であり、符号２で指示するものは発電素子である。
【００１９】
まずこの実施例１では、電池容器１を、太陽光を集光するための集光レンズ部11aを備えた上板11と、この上板11から所定間隔離して配置され、伝熱性を有する材質から成る底板12と、これらの上板11を底板12とを連結してケース状とする側板13とから構成している(図１、図２参照)。
【００２０】
なお実施例１では、電池容器１の底板12に伝熱性に優れたアルミ材を使用し、それ以外の部分にはプラスチック材料を使用している。また電池容器１の上板11の集光レンズ部11aは、上板11に設けた開口部にフレネルレンズを嵌め込んで形成している。
【００２１】
一方、上記電池容器１の側板13には、容器内に冷却液Ｃを供給するための給液口14を設け、更に給液口14と反対側の位置には排液口15を設けて容器内に冷却液Ｃを連続的に給排出可能としている。
【００２２】
また、上記電池容器１の底板12には、上板11と当接する長さの突起状のロングフィン12a・12a…を列設すると共に、集光レンズ部11aの下方には、集光領域に達しない長さのショートフィン12b・12b…を焦点部を空けて列設している。なお本実施例では、ロングフィン12a・12a…及びショートフィン12b・12b…を放熱面積の大きい板状としている
【００２３】
そして、上記電池容器１の底板12における太陽光の焦点部には太陽電池の発電素子２を固定して、電池容器１の上板11の集光レンズ部11aで集光した太陽光を容器内に満たした冷却液Ｃを通して発電素子２に照射可能としている。
【００２４】
ちなみに、本実施例では冷却液Ｃに水を使用しているが、発電素子Ｃがエネルギー源とする周波数の電磁波を吸収しない(または吸収し難い)材料であれば他の液材を使用することもできる。
【００２５】
また、上記電池容器１の内部に満たした冷却液Ｃは、図３に示すように発熱する発電素子２を表側から直接冷却するだけでなく、発電素子２の裏側から熱を吸収した底板12(ショートフィン12b・12b…やロングフィン12a・12a…を含む）を冷やすことによって発電素子２の裏側も間接的に冷却することができる。
【００２６】
そしてまた、実施例１においては、電池容器１の底板12に設けるショートフィン12b・12b…の長さを外側から焦点部の発電素子２に向かって徐々に短く形成することで、ショートフィン12b・12b…の長さを最大限確保して冷却効果を高めている。
【００２７】
また、上記電池容器１の底板12に設けたロングフィン12a・12a…は、上板11を支える支柱となって電池容器１の機械的強度を高める効果を奏するため、電池容器１の耐久性の向上も図れる。
【００２８】
本発明は、概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものではなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、電池容器１の上板11に複数の集光レンズ部11a・11a…を設け、各集光レンズ部11a・11a…の焦点部には発電素子２・２…を固定して太陽電池を大型のシート状器具とすることもできる(図４参照)。
【００２９】
また、電池容器１の底板12に設けるロングフィン12a・12a…は上板11に触れなくとも近接する長さで設けてもよく、またショートフィン12b・12b…も、図５に示すように同じ長さに揃えて設けることもできる。そしてまた、ロングフィン12a・12a…およびショートフィン12b・12b…に関しては、冷却効率と器具の強度及び重量を考慮して任意の密度で設けることができる。
【００３０】
また更に、電池容器１内の冷却液Ｃを連続的に給排出する場合には、冷却液Ｃの流動抵抗が小さくなるようにロングフィン12a・12a…およびショートフィン12b・12b…の向きを工夫したり、フィンを円柱状にする等の形状の工夫を行うこともできる。
【００３１】
また、電池容器１の上板11に設ける集光レンズ部11aを、上板11と一体的に成形する樹脂製凸レンズとしてもよく、電池容器１の底板12の材質に関しても、伝熱性の高い材料であれば、銅やステンレス等の他の金属材料やプラスチック材料を用いることができ、何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
近年、石油資源の枯渇や大気汚染の問題からクリーンエネルギー技術の開発が急速に進められており、その中でも太陽光によって電力を生み出す太陽電池は実用的で高効率な発電システムとして大きな期待を寄せられている。
【００３３】
そのような中で、本発明の液冷却式の集光型太陽電池は、太陽電池の実用化において大きな問題となる発電素子の熱処理と、器具の構造強化を同時に行える有用な技術であるため、市場における需要は大きく、その産業上の利用価値は非常に高い。
【符号の説明】
【００３４】
１  電池容器
11  上板
11a  集光レンズ部
12  底板
12a  ロングフィン
12b  ショートフィン
13  側板
14  給液口
15  排液口
２  発電素子
Ｃ  冷却液
【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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