(57)【要約】【課題】  太陽電池パネルに対する集光と冷却の要請を共に満足できる発電効率の高い太陽光発電システムの提供。【解決手段】  太陽光を受けて電力を出力する太陽電池パネル１と、前記太陽電池パネル１の表面を覆う集光レンズ２と、前記集光レンズ２の内面と太陽電池パネル１の表面で仕切られた熱交換空間３に連通し熱交換媒体が通過する熱交換回路４とを備え、前記集光レンズ２は、光透過性を有する錐台５を複数連設してなり、各錐台５は、各々下向きの凹部５ｃを備え且つ各錐台５の天板５ａに前記熱交換回路４の媒体排出口６を備える太陽光発電システム。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受けて電力を出力する太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの表面を覆う集光レンズと、
前記集光レンズの内面と太陽電池パネルの表面で仕切られた熱交換空間に連通し熱交換媒体が通過する熱交換回路とを備え、
前記集光レンズは、光透過性を有する錐台を複数連設してなり、
各錐台は、各々下向きの凹部を備え且つ各錐台の天板に前記熱交換回路の媒体排出口を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記熱交換回路は閉所空間に空気取入れ口を備えることを特徴とする前記請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記錐台における天板の中央に媒体排出口を備えることを特徴とする前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記錐台における側板の裏面に凹凸を設けたことを特徴とする前記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽光発電システム。
【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、太陽光による発電効率を向上させる手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムにおいて、太陽電池パネルの過熱が、発電効率を下げる大きな要因となっており、発電効率を上げるには、太陽光の受光効率の向上が重要である反面、太陽光を受けることによって加熱される太陽電池パネルについては、当該太陽電池パネルを構成するセルの冷却が重要となる。
【０００３】
従来の集光手段としては、例えば、下記特許文献１を例とするレンズが紹介されており、従来の冷却手段としては、下記特許文献２示すように、太陽電池パネルの近傍に冷気を流通させる手法が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３０９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、集光レンズを太陽電池パネルの表面に装着すると、太陽電池パネルの表面に対して冷気を直接的に接触させる冷媒の流通経路を設けることが困難となり、それを太陽パネルの裏面への冷媒の流通のみで補い、且つ十分な冷却効果を得ようとすれば、流通効率を向上させる積極的手段が別途必要となる。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、太陽電池パネルに対する集光と冷却の要請を共に満足できる発電効率の高い太陽光発電システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明による太陽光発電システムは、太陽光を受けて電力を出力する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの表面を覆う集光レンズと、前記集光レンズの内面と太陽電池パネルの表面で仕切られた熱交換空間に連通し熱交換媒体が通過する熱交換回路とを備え、前記集光レンズは、光透過性を有する錐台を複数連設してなり、各錐台は、各々下向きの凹部を備え且つ各錐台の天板に前記熱交換回路の媒体排出口を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記熱交換媒体は空気であって、前記熱交換回路は閉所空間に取り入れ口を備えた構造を採ることもでき、各錐台における天板の中央に媒体排出口を備える構成や、側板の裏面に溝などの凹凸を設けた構造とすることもできる。
尚、前記錐台は、円錐台でもよいし、多角錐台（三角錐台や四角錐台等）でも良い。
【発明の効果】
【０００９】
以上の如く、本発明による太陽光発電システムによれば、太陽電池パネルへの集光を促進するレンズの内部に太陽電池パネルと熱交換を行う媒体（閉所の空気等）の循環路を構成する手法を以って、夏季にあっては、特に加熱の度合いの高い太陽電池パネルの表へ外気より温度の低い冷気を供給し、表から太陽電池パネルを冷却することが可能となり、集光と冷却の相反する複数の要請を満足させることができる他、冬季にあっては、積雪に遭う太陽電池パネルの表へ外気より温度の高い暖気を供給し、集光と融雪に寄与することができる。
【００１０】
また、太陽光を利用した煙突効果を採用した熱交換媒体の循環システムを付設することにより、太陽光発電システムで得た電力を消費することを回避できるので、発電効率の更なる向上に寄与する。
【００１１】
更に、各錐台における天板の中央に媒体排出口を備える構成や、側板の裏面に溝を設けた構成を採ることによって、排出直前の媒体を適度に滞らせ、熱交換に要する時間だけ太陽電池パネルのセル近傍で滞留させることによる熱交換効率の向上及び煙突効果の促進を図ることができる。事実、側板の裏面が平坦な場合よりも凹凸を有する場合の方が、高い冷却効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による太陽光発電システムの実施態様例を示す概略図及び要部拡大図である。
【図２】本発明による太陽光発電システムの集光レンズの構造の一例を示す拡大図である。
【図３】（Ａ）は、図２（Ｂ）の一錐台を裏返した状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明による太陽光発電システムの集光レンズの構造に対する発電量一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示す例は、家屋の屋根に設置する太陽光発電システムの一例であって、太陽光を受けて電力を出力する太陽電池パネル１と、前記太陽電池パネル１の表面を覆う集光レンズ２と、前記集光レンズ２の内面と太陽電池パネル１の表面で仕切られた熱交換空間３に連通し熱交換媒体たる空気が通過する熱交換回路４とを備える。
【００１４】
当該例における前記集光レンズ２は、光透過性を有する合成樹脂からなり、四角錐台５が縦横に複数連設した形に成形してなる。
当該例における各四角錐台５は、略均等な肉厚の中空錐台５であって、各々その外面に倣う四角錐台状の凹部５ｃを下向きに備え、且つ各四角錐台５の天板５ａの中央に前記熱交換回路４の方形状の媒体排出口６を備える。
前記四角錐台５における側板５ｂの裏面は、前記凹部５ｃの深さ方向へ走る有端溝５ｄを数条備えている（図２（Ｃ）参照）。
【００１５】
前記熱交換回路４は、地中等に形成された閉所空間（ここでは太陽光や太陽熱の影響を受けず年間に亘って気温が安定した空間）７に媒体取入れ口４ａを備え、円筒状の吸気管４ｂを経て前記熱交換空間３へ前記閉所空間７の空気を供給する。
【００１６】
尚、前記熱交換空間３は、前記太陽電池パネル１の表面と前記集光レンズ２との間に設けられた空間であって、前記太陽電池パネル１の表面上に、例えば、仕切りを隔てて縦又は横に走る枝回路が並存する構造（図示省略）でも良いし、扁平な単一空間であっても良い。
前記熱交換空間３に供給された空気は、各四角錐台の凹部５ｃに進入し、前記媒体排出口６の周縁部及び前記有端溝５ｄへの流入等に伴う対流を促し（図２（Ｃ）参照）、排出直前の空気を適度に滞らせた後に排出する様にする。
【００１７】
熱交換回路４内の空気の循環を太陽熱による自然対流で賄うべく、前記吸気管４ｂは、前記熱交換回路４における媒体供給口３ａの近傍（吸気管４ｂ全長の約１割から約２割が望ましい）が太陽光に曝される様に配設されることが望ましく、更に、その表面色は、光反射性が低い（集光性が高い）色とすることが望ましい。
【００１８】
地中等に形成された前記閉所空間７の空気は、夏季の外気に比べて相対的に冷温であり、冬季の外気に比べて相対的に暖温である。
上記熱交換回路４の構成によれば、太陽光発電システムとして、夏季にあっては、太陽電池パネル１の冷却による発電効率の向上を促し、冬季にあっては、当該太陽電池パネル１上の融雪を以って発電効率の向上を促すこととなる。
【００１９】
前記集光レンズ２の基本的な構造としては、錐台の大小（底面積は太陽電池パネル１の単一発電セル面積の約２割以下であることが望ましく、高さは約１ｃｍから約５ｃｍの範囲が望ましい。）、形状、配置、若しくは個数を適宜変更することができ、各錐台５の形態にあっては、前記四角錐台以外にも、円錐台や三角錐台、六角錐台、又は八角錐台など、多様な構成が可能である他、縦横略等しい錐台５に限らず、縦又は横のいずれか一方に長い錐台５であっても良い（図示省略）。
【００２０】
また、具体的な構造としても、天板５ａに設ける媒体排出口６の大小、形状、配置、若しくは個数を適宜変更することができ（例えば図２（Ｂ）又は図２（Ｄ）参照）、各錐台５に媒体排出口６を設けない事も選択でき、その際は、前記熱交換空間３における媒体供給口３ａの反対側に、当該熱交換空間３全体の媒体排出口（図示省略）を設けても良い。
【００２１】
更に、前記側板５ｂに設ける凹凸にあっても、その大小、形状、配置、若しくは個数を適宜変更することができ（例えば図２（Ｃ）参照）、側板５ｂに凹凸を設けない事も選択できる（図２（Ａ）（Ｂ）（Ｄ）参照）。
【００２２】
前記集光レンズ２の種々の形態の一例について、夏季において同外形同サイズの集光レンズ２を具備しない例と比較して発電量（Ｗｈ）を示したものが図３（Ｂ）である。
前記集光レンズ２を具備しない例の発電量を１００％とすると、錐台５の天板５ａに媒体排出口６を設けない例（図２（Ａ））では、約１０３％から約１０５％発電量が増加し、錐台５の天板５ａに媒体排出口６を設けた例（図２（Ｂ）及び図３（Ａ））では、約１１０％から約１１２％発電量が増加し、更に、錐台５の側面裏面に溝５ｄを設けた例（図２（Ｃ））では、約１１５％から約１１６％発電量が増加した。
【符号の説明】
【００２３】
１  太陽電池パネル，２  集光レンズ，３  熱交換空間，３ａ  媒体供給口，
４  熱交換回路，４ａ  媒体取入れ口，４ｂ  吸気管，
５  錐台，５ａ  天板，５ｂ  側板，５ｃ  凹部，５ｄ  溝，
６  媒体排出口，７  閉所空間，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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