JP2015179799A - Heat dissipation structure, and solar cell module with heat dissipation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軽量で放熱効果に優れた放熱構造体に関するものである。本発明の放熱構造体は、例えばパーソナルコンピュータ、ゲーム機等に代表される電子機器に使用される発熱性電子機器等の放熱・冷却用のヒートシンクに限らず、放熱を必要とするあらゆる分野における放熱冷却に利用できる。特に太陽光発電に用いる太陽電池モジュールにおいて、その受光面とは反対側の面に配される太陽電池モジュール用の放熱構造体として適している。更に、該太陽電池モジュール用の放熱構造体を備えた太陽電池モジュールに関するものである。 The present invention relates to a heat dissipation structure that is lightweight and excellent in heat dissipation. The heat dissipating structure of the present invention is not limited to heat sinks for heat dissipation / cooling such as heat-generating electronic devices used in electronic devices typified by personal computers, game machines, etc. Can be used for cooling. In particular, a solar cell module used for solar power generation is suitable as a heat dissipation structure for a solar cell module disposed on the surface opposite to the light receiving surface. Furthermore, it is related with the solar cell module provided with the thermal radiation structure for this solar cell module.
使用時に発熱を伴う電子機器等の温度上昇を抑えるために、放熱・冷却手段には様々な工夫が施される。電子機器の発する熱を放熱する手段として、例えば電子機器にファンを取り付け、電子機器等の筐体内の空気の温度を下げる方法や、発熱素子に冷却体を取り付けることによって、その被冷却素子を冷却する方法等がある。冷却体としては、熱伝性の金属材、例えば板材、ブロック等があり、発熱素子からの熱を金属ブロックで受熱し、次いで、金属ブロックに取付けられた放熱フィンによって、放熱する。このような放熱フィンを備えたヒートシンクが、広く利用されている。 In order to suppress the temperature rise of an electronic device or the like that generates heat during use, various devices are applied to the heat dissipation / cooling means. As a means of radiating the heat generated by an electronic device, for example, a fan is attached to the electronic device and the temperature of the air in the housing of the electronic device is lowered, or a cooling element is attached to the heating element to cool the element to be cooled. There are ways to do this. As the cooling body, there is a heat conductive metal material such as a plate material or a block, and the heat from the heating element is received by the metal block, and then is radiated by the radiation fins attached to the metal block. Heat sinks equipped with such heat radiation fins are widely used.
例えば、近年、環境に対する意識の高まりとともに太陽電池発電によるエネルギーの供給が注目されおり、又、実用化されている。このような太陽電池発電においても発電効率の観点から太陽電池モジュールの放熱は重要な問題である。 For example, in recent years, with the increasing awareness of the environment, the supply of energy by solar cell power generation has attracted attention and has been put into practical use. Also in such solar cell power generation, heat dissipation of the solar cell module is an important problem from the viewpoint of power generation efficiency.
太陽光エネルギーを直接電気に変換する太陽電池の心臓部を構成する太陽電池素子は、単結晶、多結晶のシリコンセル(結晶系シリコンセル)を用いたものや、アモルファスシリコン、化合物半導体を用いたもの(薄膜系セル)等が用いられる。太陽光が上記太陽電池素子に入射することにより発電する機能を有している。一般に太陽電池素子は、実用的な電気出力を発生させるために複数の太陽電池素子を接続し、太陽電池素子を保護するため、太陽電池モジュールを形成して使用される。 Solar cell elements that form the heart of solar cells that directly convert solar energy into electricity are those that use monocrystalline or polycrystalline silicon cells (crystalline silicon cells), amorphous silicon, or compound semiconductors. A thing (thin film cell) or the like is used. It has a function of generating electric power when sunlight enters the solar cell element. Generally, a solar cell element is used by forming a solar cell module in order to connect a plurality of solar cell elements in order to generate a practical electric output and protect the solar cell element.
太陽電池モジュールは、受光面をガラス等の透明前面基板で覆い、表面封止材層、太陽電池素子、背面封止材層、及び裏面保護シート等を順次積層し、これらを真空吸引して、封止材層を構成する樹脂の溶融温度以上で加熱する工程とプレス工程を経て、封止材層を溶融して貼り合わせることによって形成される。 The solar cell module covers the light receiving surface with a transparent front substrate such as glass, sequentially laminates a front surface sealing material layer, a solar cell element, a back surface sealing material layer, a back surface protection sheet, etc. It is formed by melting and bonding the sealing material layer through a step of heating at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the resin constituting the sealing material layer and a pressing step.
太陽電池モジュールにおいて電気を生成する太陽電池素子は、一般に、温度の上昇に伴って、発電効率が低下することが知られている。温度の上昇に伴う発電効率の低下は、結晶タイプのシリコン太陽電池素子で1℃上昇する毎に約0.50%低下し、温度上昇の影響か比較的小さいと言われているアモルファスシリコン太陽電池素子においても、1℃上昇する毎に約0.25%程度低下すると言われている。 It is known that the power generation efficiency of a solar cell element that generates electricity in a solar cell module generally decreases with increasing temperature. A decrease in power generation efficiency due to a rise in temperature is about 0.50% for every 1 ° C. increase in crystal type silicon solar cell elements, which is said to be relatively small due to the rise in temperature. The element is said to decrease by about 0.25% every time the temperature rises by 1 ° C.
このことは、太陽光発電が有利となるはずの太陽光が強い場所においては、同時に太陽光によって太陽電池モジュールが加熱されモジュールの温度が上昇するため、本来の発電効率が生かされない。このような現象は、本来、大きな電力が得られるはずの赤道に近い地域において、又、低倍率集光型太陽電池発電施設において特に顕著となる。 This is because in a place with strong sunlight where solar power generation should be advantageous, the solar cell module is simultaneously heated by sunlight and the temperature of the module rises, so that the original power generation efficiency is not utilized. Such a phenomenon becomes particularly prominent in an area close to the equator where large electric power should be originally obtained and in a low magnification concentrating solar cell power generation facility.
特許文献1には、太陽電池素子の背面側となる前記透明部材の内部若しくは外部に熱伝導率の高い伝熱部材を熱伝達可能に設けるとともに、ヒートパイプの加熱部を前記伝熱部材に熱伝達可能に取付け、更に、前記平板の外縁部に放熱部材を設け、この放熱部材に前記ヒートパイプの放熱部を熱伝達可能に取付けたことを特徴とする太陽電池モジュールが記載され放熱フレームに放熱フィンを形成し又ヒートポンプと組み合わせることで太陽電池素子の温度上昇による発電効率の低下を防ぐ発明が記載されている。
In
又、特許文献2には、太陽電池モジュールの下面には、熱を放散する放熱フィンを設けてなることを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造が記載され、太陽電池モジュールを冷却して電圧抵抗を少なくすることが出来る太陽電池モジュールが開示されている。
又、特許文献3には、太陽電池モジュールの下面に、フィン付きの放熱シートを設けてなることを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造が記載され、太陽電池モジュールを冷却して電圧抵抗を少なくすることが出来る太陽電池モジュールが開示されている。
Further,
又、非特許文献1には、太陽電池モジュールの受光面と反対の面にアルミニウム若しくはアルミニウム合金の鋳造品(以下「アルミ鋳造品」とも称する)を設けた太陽光発電施設の写真が記載されている。
Non-Patent
従来、特許文献1、特許文献2に記載の発明のように、放熱構造体の一例である太陽電池モジュールのヒートシンクには、材料のコスト、等の観点から、アルミニウムやアルミニウム合金の鋳造品が用いられることが一般的であった。アルミ鋳造品のヒートシンクは、熱伝導率は高いものの、放熱効率は十分な特性があるとは謂えず、それのみでは、十分な冷却性能を持っているとは言い難いものであった。これは、アルミ鋳造品のヒートシンクに、熱伝導により熱は移動するが熱の放出が十分でないため、全体として温度が上昇する、所謂熱がこもるという状態に陥るためである。
Conventionally, as in the inventions described in
このような状態を避けるために、特許文献1では、ヒートパイプを設けている。又、特許文献2では、太陽電池モジュールを支持部材を介して、太陽電池モジュールの設置面に設置することで、太陽電池モジュールとセット面の間に空気が流通する通気層を設け、更に空気の流通のために通気孔や突起を設けるといった工夫を行っている。
In order to avoid such a state, in
このため、特許文献1、特許文献2、に記載の太陽光発電設備は、設置コストの上昇を招くものである。
For this reason, the photovoltaic power generation facilities described in
又、特許文献3に記載の発明では、フィン付き放熱シートを用いて、シート状太陽電池に追随して設置できるが、放熱シートを構成するフィン部分が直接放熱シートから派生しているため、製造が難しく、又、フィン部分の強度に問題があった。
In addition, in the invention described in
更に、非特許文献1に記載されているようなアルミ鋳造品のヒートシンクは、生産性が良いとは言えず比較的高価であり、更に、アルミ鋳造品のヒートシンクを設けた太陽電池モジュールは、重く、嵩張るものとなり、輸送コスト、設置コストの上昇を伴う。
Furthermore, the aluminum cast product heat sink as described in Non-Patent
本発明が解決しようとする課題は、輸送コスト、設置コストの軽減が可能な、軽量でありながら強靭で廉価であり、又、加工性が良好でありながら、高い放熱効率を有し、冷却性能の高い放熱構造体を得ることである。 The problem to be solved by the present invention is that the transportation cost and the installation cost can be reduced, it is lightweight yet strong and inexpensive, and it has good heat dissipation efficiency and cooling performance while having good workability. It is to obtain a high heat dissipation structure.
以上の状況を鑑み、鋭意研究開発を進め、本願発明の請求項1は、金属箔の一方の面に樹脂を含む輻射層を設け、折り加工により形状付与したことを特徴とする放熱構造体である。 In light of the above situation, earnest research and development was advanced, and claim 1 of the present invention is a heat dissipation structure characterized in that a radiation layer containing a resin is provided on one surface of a metal foil, and a shape is given by folding. is there.
加えて、本願発明の請求項2は、前記金属箔の前と反対である他方の表面が接着層であることを特徴とする請求項1に記載の放熱構造体である。
In addition,
加えて、本願発明の請求項3は、前記形状付与が前記輻射層を外側とする一つ以上の山折り部を形成し、前記山折り部の両隣に谷折り部が形成するものであり、前記輻射層と反対の面の少なくとも一部が熱源と接することを特徴とする請求項1、又は請求項2のいずれかに記載の放熱構造体である。
In addition, according to
加えて、本願発明の請求項4は、請求項1乃至請求項3いずれかに記載した太陽電池モジュール用の放熱構造体である。
In addition,
加えて、本願発明の請求項5は、太陽電池モジュールの太陽光入射面とは反対の面に、請求項4に記載の放熱構造体の前記輻射層と反対である他方の表面の少なくとも一部を密着させて設けたことを特徴とする太陽電池モジュール用の放熱構造体を有する太陽電池モジュールである。
In addition,
本発明の放熱構造体は、輸送コスト、設置コストの軽減が可能な、軽量でありながら強靭で廉価であり、又、加工性が良好でありながら高い放熱効率を有し、優れた冷却性能を奏するものである。 The heat dissipating structure of the present invention can be reduced in transportation cost and installation cost, is lightweight yet strong and inexpensive, and has good heat dissipating efficiency while having excellent workability, and has excellent cooling performance. It is what you play.
以下、本願発明の実施形態について、図面を用いて以下に詳しく説明する。尚、本願発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本願発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。尚、図面は概念図であり、説明上の都合に応じて適宜、構成要素の縮尺関係、縦横比等は誇張されていることがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. Note that the drawings are conceptual diagrams, and the scale relations, aspect ratios, and the like of components may be exaggerated as appropriate for convenience of explanation.
「シート面」とは、シート状の放熱構造体1の非折り曲げ部若しくは、太陽電池モジュール5を全体的且つ大局的に見た場合において、その平面方向と一致する面のことを意味する。「シート面」は通常、シート状の放熱構造体1の非折り曲げ部及び太陽電池モジュール5の表面又は平行な面でもあり、図1においては、XY平面又はこれと並行な面となる。
The “sheet surface” means a non-bent portion of the sheet-like
「平面視形状」とは「シート面」に平行な面における形状のことを意味する。言い換えると、「平面視形状」とは、「シート面」に立てた法線の方向(図1に於いては、Z(軸)方向)から見た形状のことを意味する。 The “planar shape” means a shape in a plane parallel to the “sheet surface”. In other words, the “planar shape” means a shape viewed from the direction of the normal line set up on the “sheet surface” (Z (axis) direction in FIG. 1).
[放熱構造体]
本実施形態において、放熱構造体1は、金属箔2の一方の面に樹脂を含む輻射層3を設け、折り加工により形状付与したことを特徴とする放熱構造体1である。尚、図示しないが、金属箔2と輻射層3の間に接着層が積層される場合がある。
[Heat dissipation structure]
In the present embodiment, the
上記の要件を備えることにより、本実施形態の放熱構造体1は、輻射層3による放熱構造体1の単位表面積あたりの放熱効率の向上の効果と、折り加工による形状付与による表面積増大による放熱効率の向上の効果の相乗効果によって、高い放熱効率を有し、優れた冷却性能を発揮することができる。又、折り曲げ構造により、フィン部分の強度が向上し、すぐれた形状安定性も発揮することができる。
By providing the above-described requirements, the
金属箔2が、高い熱伝導性を担保するため、熱源から放熱部への熱の移動スピードも速く効率的な放熱に貢献する。単に樹脂に熱伝導性向上のための充填物を添加した、放熱シート等が、軽量であっても熱伝導性が十分に得られないために十分な放熱効率が得られていないことと対照的である。
Since the
又、薄く軽い金属箔2を用いているため、アルミ鋳造品のヒートシンク等と比べて軽量である。放熱構造体1が軽量であるため輸送コストも安くすることが可能であり、設置する際にも耐荷重設計が軽減されるため設置コストの低減も望める。
Further, since the thin and
更に、薄く軽い金属箔2を用いているため、自由に折り曲げることも可能であり、金切り鋏、場合によっては通常の鋏で切断することも可能である。従って、ロール状、又はシート状で保存若しくは輸送して、現場にて折り加工により形状付与することで放熱構造体1を形成することも可能である。又、折り加工によって形状付与した放熱構造体1を、図8のように平面に折りたたんで保存若しくは輸送することも可能であり、折りたたんだ放熱構造体1は、巻き取ってロールとして保存若しくは輸送することもできる。従って、アルミ鋳造品のヒートシンクのように嵩張ることはなく、保存や輸送するコストを大幅に削減できるものである。
Further, since the thin and
又、市販の金属箔を利用することによって、アルミ鋳造品のヒートシンクと比較して、製造原価を安く抑えることができ、ラミネート加工と折り加工で安いコストで連続的に生産でき、更にロールトゥロールでの生産も可能とすることが出来る。 In addition, by using a commercially available metal foil, the manufacturing cost can be kept lower compared to a heat sink made of cast aluminum, and it can be continuously produced at a low cost by laminating and folding, and roll-to-roll. Production can also be made possible.
又、大面積向けの放熱構造体1の製造も容易であり、自由に折り曲げられる自由度の高さから、熱源の放熱構造体1を設ける面が広く、又、平滑性が悪くても、追従可能であり、密着性良く設けることが可能である。
In addition, the
次に図3を参照しながら、放熱フィンの配置間隔(ピッチ)と、サイズ(高さ)について説明する。図3は、本実施形態の放熱構造体の一例の説明図である。(a)は図1の平面視形状であり(b)は図3の(a)に図示したA−A断面における断面図である。放熱フィンのピッチPsxは、3〜100mm程度であることが好ましく、5mm〜50mmであることがより好ましく、7mmであることがより好ましい。ピッチPsxが十分に広い場合には、単位面積当りの放熱フィンの個数は多いほど放熱効果は高まるが、放熱フィンのピッチPsxが7mmより少なくなると、近接する放熱フィン同士が相互の放熱作用によって、相互に放熱効率を引き下げてしまうためである。 Next, the arrangement interval (pitch) and size (height) of the radiation fins will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of the heat dissipation structure of the present embodiment. (A) is the shape of the plan view of FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA shown in (a) of FIG. The pitch Psx of the radiation fins is preferably about 3 to 100 mm, more preferably 5 mm to 50 mm, and more preferably 7 mm. When the pitch Psx is sufficiently wide, the greater the number of heat dissipating fins per unit area, the higher the heat dissipating effect. However, when the pitch Psx of the heat dissipating fins is less than 7 mm, the adjacent heat dissipating fins are affected by the mutual heat dissipating action, This is because the heat dissipation efficiency is lowered mutually.
放熱フィンの高さHsは、実施可能な範囲で高いほど放熱効率が向上する。但し、一般的な太陽電池モジュールとの一体化時に、外枠フレームから露出しない高さであることが設置の容易性や美観上好ましい。又、放熱構造体1の放熱フィンは、可撓性を有する素材からなるものであることも鑑みると、概ね、高さ5mm〜500mm程度であることが実施上好ましい範囲となる。尚、放熱フィンの高さHsについては、基本的に各放熱フィンの高さが同一であることが好ましい。同一高さのものを連続して形成することによって、放熱構造体を高い生産性で製造することができる。又、本実施形態の放熱構造体1は、薄く、加工性に優れる為、放熱フィンのピッチPsx、放熱フィンの高さHsは、同一のものを連続製造した上で、放熱フィンを鋏等で切り取ることで高さを調整し熱分布の均一性を図ることも容易である。
The heat radiation efficiency improves as the height Hs of the heat radiation fins increases in a feasible range. However, it is preferable in view of ease of installation and aesthetics that the height is not exposed from the outer frame when integrated with a general solar cell module. In view of the fact that the heat dissipating fins of the
又、特に、放熱構造体1を設置する熱源に均一な温度分布が求められる場合には、放熱フィンのピッチPsxについては、高温となる部位においては、放熱フィンのピッチPsxを相対的に小さくし、放熱フィンの高さHsについては、相対的に高さを大きくし、その一方、比較的熱の発生が少ない定温の部位においては、放熱フィンのピッチPsxを相対的に大きくし、放熱フィンの高さHsについては、相対的に高さを小さくすることによって、熱分布の均一化を図ることもできる。
In particular, when a uniform temperature distribution is required for the heat source in which the
放熱フィンの形状については、矩形状等のプレート状に成型することが一般的である。但し、プレート形状の一部分に、複数のスリット(切れ込み)を入れる加工を施して、放熱フィンを、短冊状に変形してもよい。これにより、放熱フィンの表面積を増大させて、放熱効果を更に高めることもできる。 About the shape of a radiation fin, it is common to shape | mold in rectangular plate shape. However, the heat radiating fins may be deformed into strips by processing a plurality of slits (cuts) in a part of the plate shape. Thereby, the surface area of a radiation fin can be increased and the heat radiation effect can be further enhanced.
放熱フィンの取付け角度については、各放熱フィンが相互に平行であることが求められ、又、一般的には、シート面に対して垂直であればよい。但し、個々の放熱構造体の設置場所の環境や設置態様(地面に対する角度等)に応じて、それぞれ別個に最適角度が異なるため、それぞれ個別に最適角度に調整して使用することが好ましい。放熱構造体1は、可撓性を有する樹脂や金属箔からなるものであるため、そのような取付け角度の柔軟な調整が容易である点において、従来のアルミ鋳造品等よりも優れた実用性を有するものである。
About the attachment angle of a radiation fin, it is calculated | required that each radiation fin is mutually parallel, and generally should just be perpendicular | vertical with respect to a sheet | seat surface. However, since the optimum angle differs individually depending on the environment and the installation mode (angle with respect to the ground, etc.) of the installation location of the individual heat dissipation structures, it is preferable to use each adjusted to the optimum angle. Since the
<金属箔>
金属箔2は、金属を、その展延性を利用して薄い箔に伸ばしたものを示す。材質によって多少の相違はあるものの、厚みは、概ね300μm以下である。本実施形態においては、熱を熱源から熱伝導にて放熱構造体1に移動、又は、放熱構造体1中を熱伝導にて移動し、熱源から放熱部である輻射層3へ熱を伝達させる役割を果たしている。
<Metal foil>
The
熱源から放熱部である輻射層3への熱の伝達の役割を、このような金属箔2に担わせることにより、従来のアルミ鋳造品からなるヒートシンクと比較して、軽量且つ廉価な放熱構造体1を実現できるとともに、鋳造では困難な軽量、且つ、大面積向けの放熱構造体1を製造可能である。又、折り曲げや、切断が容易な金属箔2を使用しているため、特殊な工具を用いることなく、加工の自由度が高く、熱源との接触面が平滑でない場合にも、熱源との接触面との追従性に優れ放熱性に優れた放熱構造体1とすることが可能である。
By providing such a
金属箔2の材質としては、熱源から放熱部への熱の移動が迅速に行われる必要がある。即ち、熱伝導率が小さいと、熱源から放熱部である輻射層3への熱の移動が妨げられると、輻射層3に十分放熱能力があったとしても熱源及びその近傍に熱量が集中する状態となり、熱源及びその近傍の温度の上昇を招くこととなり十分に放熱の役割が果たせなくなるため好ましくない。従って、熱伝導率が、10W・m−1・K−1以上であることが好ましい。熱伝導率が、10W・m−1・K−1未満であると、熱源から放熱構造体若しくは、熱源中の熱の移動が滞り、放熱が妨げられるため好ましくない。
As a material of the
熱伝導率が、10W・m−1・K−1以上の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、亜鉛、錫、鉛、鉄、白金をはじめとする金属、真鍮、ステンレス鋼をはじめとする合金等が該当する。又、金属ではないが、高い熱伝導率を示すという点では、用途によっては、ダイヤモンドや、カーボンナノチューブからなるフィルムも使用することが可能である。 Materials having a thermal conductivity of 10 W · m −1 · K −1 or more include silver, copper, gold, aluminum, nickel, titanium, molybdenum, zinc, tin, lead, iron, platinum and other metals, brass This includes alloys such as stainless steel. Moreover, although it is not a metal, it can use the film which consists of a diamond or a carbon nanotube depending on a use at the point which shows high heat conductivity.
本実施形態の金属箔2としては、市販の金属箔を使用することも可能であり、市販されている金属箔としては銅箔、銀箔金箔、アルミニウム箔、チタン箔、ニッケル箔、モリブデン箔、ニオブ箔、ベリリウム箔、タンタル箔、亜鉛箔、錫箔、鉄箔、ジルコニウム箔、鉛箔をはじめ、ステンレス箔、パーマロイ箔、42アロイ箔、燐青銅箔、洋白箔、真鍮箔、ニクロム箔、コバール箔、銀ロウ箔等の合金箔等を、いずれも使用することができる。放熱構造体1の使用目的等と照らし合わせて適宜選択すればよい。
As the
熱伝導率の高さ、入手コスト等を考慮すると、銅又は銅合金、並びに、アルミニウム又はアルミ合金が好適であり、特にアルミニウム又はアルミ合金は、入手コストが廉価である点、比重が軽く軽量化に向いている点で好適である。 Considering the high thermal conductivity, availability cost, etc., copper or copper alloy, and aluminum or aluminum alloy are suitable. Especially, aluminum or aluminum alloy is inexpensive and has low specific gravity and light weight. It is suitable at the point which is suitable for.
又、金属箔は、単一相である必要もなく、金属箔中に任意の材質よりなる金属粒子や、金属ファイバーを含む箔であってもよい。又、金属箔中に酸化物、窒化物等の粒子やファイバーが含まれていてもよい。但し、本実施形態においては、折り加工にて形状付与を行うため、折り加工において破断しない必要がある。 Moreover, the metal foil does not have to be a single phase, and may be a metal foil made of an arbitrary material or a metal fiber-containing foil. The metal foil may contain particles such as oxides and nitrides and fibers. However, in the present embodiment, since the shape is imparted by the folding process, it is not necessary to break the folding process.
一方、本実施形態における金属箔2の厚みは、軽量化、低価格化、加工の容易さ等の観点からは、厚みは薄い方が好ましく。又、熱の移動の観点、強度の観点からは、厚みは厚い方が好ましい。従って、用途に鑑みてバランスの良い厚みを選択すればよい。これらの条件を満たす金属箔の厚みとしては、目安として6.0μm以上200.0μm以下を目安とすることが出来る。
On the other hand, the thickness of the
このような金属箔2として、本実施形態においては、価格が廉価であり、入手が容易であり、比重が軽く軽量化に適している点で、厚みが6.0μm以上150.0μm以下のアルミニウムやアルミニウム合金のよりなる金属箔(以下、「アルミ箔」とも称する)が好ましく用いることが出来る。このようなアルミ箔は、市場において容易に入手可能である。更に、市場において入手可能なアルミ箔は、本実施形態において、好適に使用することが出来る。
As such a
尚、放熱構造体1における金属箔2に代えて、PI等の高分子に高熱伝導性微粒子を充填した、所謂、熱伝導ポリマーを用いた場合であっても、同様の放熱効果を奏する放熱構造体を得ることができる。
It should be noted that, in place of the
<輻射層>
上述したような、熱伝導率に優れる金属箔2は、熱伝導によって熱を移動する特性には優れるものの、主に輻射によって熱を放熱する性能に優れているとは言い難い。金属箔の放射率は、材質に因るものの決して高いとは言えない。一般に鏡面であれば放射率は0.1以下であることが多く、粗面化、表面酸化等によって0.8〜0.9程度まで上げることが可能だが、煩雑な処理が必要である。
<Radiation layer>
Although the
このように、放射率が低いということは、輻射による熱の放出が少ないことを示している。即ち、放熱構造体1が金属箔2のみによって形成されている場合、金属箔2により熱源から、放熱構造体1へ熱が運ばれるものの、放熱構造体1の外部への放熱は、十分になされているとは言えず、放熱構造体1の温度は上昇し、温度が熱源に近づくにつれ、熱源から放熱構造体1への熱の移動も滞る。これは、放熱が効率的に行われない、所謂熱が籠る状態となってしまう。
Thus, the low emissivity indicates that there is little emission of heat due to radiation. That is, when the
本実施形態においては、金属箔2の一方の面に樹脂を含む輻射層3を設けることにより放熱構造体1から外部への熱輻射が大幅に増加することにより、効率的に放熱することが可能となる。
In the present embodiment, by providing the
本実施形態において輻射層3は、少なくとも樹脂を含んでいる。本実施例において樹脂は、高分子とも言われ、放射率は低いものでも0.4以上あり金属に比べて輻射による放熱性に優れる。即ち、本実施形態における輻射層3は、熱放射率が0.4以上の層と言い換えることが出来る。
In the present embodiment, the
輻射層3の材質としては、一般的な高分子材料より選択して使用することが可能である。放熱構造体1の使用用途に鑑みて適切な材料を選択すればよい。例えば放熱構造体1の使用温度が比較的使用温度が低い場合等、ポリ塩化ビニル(Poly Vinyl Chloride)、ポリエチレン(Poly Ethylene)、ポリプロピレン(Poly Propylene)、ポリスチレン(Poly Styrene)、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、AS(Acrylonitrile Styrene)、アクリル(Poly Methyl Methacrylate)等の汎用樹脂が使用可能である。
The material of the
又、例えば放熱構造体1の使用温度がやや高い場合には、フェノール樹脂(Phenol Formaldehyde)、ユリア樹脂(尿素樹脂)(Urea Formaldehyde)、メラミン樹脂(Melamine Formaldehyde)、エポキシ樹脂(Epoxy)、不飽和ポリエステル(Unsaturated Polyester)、シリコン樹脂(Silicone)、ポリウレタン(Poly Urethane)、等の熱硬化性樹脂を用いることが可能である。
In addition, for example, when the use temperature of the
更に6ナイロン(登録商標)(Poly Amide 6)66ナイロン(登録商標)(Poly Amide 66)に代表されるアミド樹脂、ポリアセタール(Poly Oxy Methylene)、ポリカーボネート(Poly Carbonate)、ポリエチレンテレフタレート(Poly Ethylene Terephtalate)、変性PPE(又は変性PPO)(modified−Poly Phenylene Ether)、ポリブチレンテレフタレート(Poly Butylene Terephtalate)、超高分子量ポリエチレン(UltraHighMolecularWeightPolyEthylene)、等のエンジニアリングプラスチックを用いることも可能である。 Furthermore, amide resin represented by 6 nylon (registered trademark) 66 (Poly Amide 66), polyacetal (Poly Oxymethyl), polycarbonate (Poly Carbonate), polyethylene terephthalate (Poly Ethylene Terephthalate) , Modified PPE (or modified PPO) (modified-Polyphenylene Ether), polybutylene terephthalate (Poly Butylene Terephthalate), ultra high molecular weight polyethylene (Ultra High Molecular Weight Polyethylene), etc.
PEEK(Poly Ethel Ethel Keton)、ポリフェニレンサルファイド(Poly Phenylene Sulfide)、ポリサルフォン(Poly Sulfone)、ポリエーテルサルフォン(Poly Ethel Sulfone)、ポリアリレート(Poly Arylate)、ポリアミドイミド(Poly Amide Imide)、ポリエーテルイミド(Poly Ether Imide)、液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer)、ポリテトラフルオロエチレン(4フッ化)(Poly Tetra Fluoro Ethylene)、ポリクロロトリフルオロエチレン(3フッ化)(Poly Chroro TriFluoro Ethylene)、ポリフッ化ビニリデン(2フッ化)(PolyVinylidene DiFluoride)、ポリフッ化ビニル(Polyvinyl Fluoride)等のフッ素含有樹脂、等のスーパーエンジニアリングプラスチックも使用可能である。 PEEK (Poly Ethyl Ethyl Ketone), Polyphenylene Sulfide, Poly Sulfone, Polyether Sulfone, Poly Ariimide Polyamide Imide P (Poly Ether Imide), liquid crystal polymer (Liquid Crystal Polymer), polytetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene) (Poly Tetra Fluoro Ethylene), polychlorotrifluoroethylene (trifluoride) (Poly Chroro TriFluoro Ethylene), polyfluoride Ethylene (2 fluoride) (Polyvinylidene difluoride), polyvinyl fluoride (Polyvinyl Fluoride) fluorine-containing resin such as super engineering plastics and the like can be used.
又、輻射層3に用いる樹脂は、耐熱性、熱伝導性や熱放射率を高める目的でフィラー等を添加してもよい。このような目的で添加されるSiZrO4、Cr2O3、酸化鉄系無機顔料等が使用できる。
Further, the resin used for the
輻射層3の形成は、これらの樹脂をフィルム化して、金属箔2に接着剤で貼り合わせる所謂ドライラミネートにより形成してもよい。又、熱溶融が可能な樹脂であれば押出しラミネートにより形成してもよい。又、溶剤に溶かした樹脂を塗布後に乾燥することで形成してもよい。又、UVや電子線等の電磁波にて硬化する樹脂材料を塗布後、電磁波を照射して硬化することで形成してもよい。輻射層として形成したい材料の選択に合わせて選択すればよい。
The
又、輻射層3は、樹脂材料に放熱効率を高めるフィラーを分散した市販の放熱シートを貼り合わせることにより形成することもできる。市販の放熱シートとしては、沖電線株式会社製 クールスタッフ(登録商標)、ペルノックス株式会社製 熱放射シート ペルクール(登録商標)シートオプテックス株式会社製 黒体テープ HB−250、レック株式会社製 黒体テープ THI−2B−5等が好適である。
Moreover, the
又、硬化可能な樹脂材料と硬化剤、溶剤に溶かした樹脂等に放熱効率を高めるための添加物を分散した市販の放熱塗工材を用いて塗工形成してもよい。市販の放熱塗工材としては、ペルノックス株式会社製 熱放射塗料 PELCOOL(登録商標)等が好適である。 Alternatively, coating may be performed using a commercially available heat radiation coating material in which an additive for increasing the heat radiation efficiency is dispersed in a curable resin material, a curing agent, a resin dissolved in a solvent, or the like. As a commercially available heat radiation coating material, a thermal radiation paint PELCOOL (registered trademark) manufactured by Pernox Corporation is suitable.
輻射層3は金属箔2に比べて熱伝導性に劣るため、厚くなると熱の伝達を阻害して放熱効率が悪くなる。又、厚くなると、柔軟性が低下して、形状追従性の低下や、形状付与が困難になるため好ましくない。従って、輻射層3の厚みは、150μm以下であることが好ましい。
Since the
又、輻射層3を形成する上記樹脂は、金属箔よりも、表面加工適性、即ち、様々な表面加工の容易さにおいて優れるため、例えば、その表面にエンボス加工を施すことによって、更に輻射層3の熱放射率を向上させることもできる。
Further, the resin for forming the
<接着層>
本実施形態の放熱構造体1は、熱源との密着を実現するために、金属箔2と、輻射層3の積層体の輻射層3と反対である他方の表面を接着層4としてもよい。
<Adhesive layer>
In the
接着層4の材料としては、シアノアクリレート系やシリコーンゴム系の湿気硬化型、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系の加熱硬化型、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーンゴム系等の硬化剤混合型、アクリレート系の嫌気硬化型、等の反応により硬化するタイプの接着剤、スチレンブタジエンゴム系、ポリオレフィン系の熱溶融型接着剤、アクリル樹脂系の感圧接着型接着剤(粘着剤)等より適宜選択して形成すればよく、更に保存や、製造工程、取扱易さを考慮してセパレート紙や易剥離加工したフィルム等の剥離層を設けてもよい。
The material of the
接着層4を形成する材料には、接着性を維持できる範囲で、熱伝導性を向上するために金属粒子、無機粒子等を添加することが望ましい。
It is desirable to add metal particles, inorganic particles and the like to the material forming the
接着層4の形成方法としては、接着性の材料を塗布してもよいし、接着性を有するフィルムを貼り合わせることによって形成してもよい。接着層は、厚くなると熱源から放熱構造体1への熱移動が妨げられるため接着層4の厚みは150μm以下であることが好ましい。
As a method for forming the
<その他の層>
又、本実施形態の放熱構造体1は、金属箔2の保護や、放熱構造体1の強度を考慮して金属箔2と輻射層3の間、金属箔2の輻射層3と反対面、金属箔2と接着層4の間に金属箔2の保護を目的とした保護層や放熱構造体1の強度アップを目的としたポリイミドフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムの強化層を設けてもよい。
<Other layers>
Further, the
又、本実施形態の放熱構造体1は、最外層、即ち、輻射層3の表面に更に各種の機能層を追加的に積層してもよい。そのような機能強化層の具体例として、自浄層、吸水層、保護層、反射層又は遮熱層等を挙げることができる。
In the
自浄層は、輻射層3の表面に、蒸着又はスパッタ法により、酸化チタン層を形成することによって得ることができる。この層によって、輻射層3のセルフクリーニング機能の発現が可能となる。
The self-cleaning layer can be obtained by forming a titanium oxide layer on the surface of the
吸水層としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等の水溶性モノマーを重合した高分子等、各種の吸水性樹脂からなる層を挙げることができる。これらの層を最外層に形成することによって、例えば、一日のうちの温度が極めて大きい砂漠地帯等での使用を想定した場合等、低温時(夜)に、結露水分を吸収し、高温時(昼)に、この水分を蒸発させることで、その気化熱により、高温時の放熱構造体1の温度上昇を抑制することができる。
Examples of the water-absorbing layer include layers made of various water-absorbing resins such as polymers obtained by polymerizing water-soluble monomers such as polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. By forming these layers as the outermost layer, for example, when it is assumed to be used in a desert area where the temperature of the day is extremely high, the condensed moisture is absorbed at low temperatures (night), and at high temperatures. By evaporating the moisture at (daytime), the heat of vaporization can suppress the temperature rise of the
保護層としては、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、単体からなる塗布液、上記樹脂とエポキシ基やイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせからなる熱硬化性塗布液、又は、上記樹脂と(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物及び熱又は光ラジカル発生剤との組合せからなるラジカル硬化性塗布液等によるコーティング層が挙げられる。これらの層を最外層に形成することによって、放熱構造体1の耐候性、耐久性を更に向上させることができる。
As the protective layer, fluororesin, urethane resin, melamine resin, acrylic resin, silicon resin, coating solution consisting of a single substance, thermosetting consisting of a combination of the above resin and a crosslinking agent having an epoxy group or an isocyanate group And a coating layer made of a radically curable coating solution composed of a combination of the above resin, a polyfunctional (meth) acrylate compound having a (meth) acryloyl group, and a heat or photoradical generator. By forming these layers in the outermost layer, the weather resistance and durability of the
又、反射層又は遮熱層を設けることによって、放熱構造体1の温度上昇を抑制して、高温環境下においても、放熱効果を好ましい範囲に維持することができる。
Further, by providing the reflective layer or the heat shielding layer, the temperature rise of the
<折り加工による形状付与>
本実施形態において折り加工による形状付与は、一例として、図5に記載したように、金属箔2に輻射層3を設け必要に応じて接着層4を形成した後、図5の(b)のように輻射層3を外側とする山折り部21を中心として山折り部21の両隣に谷折り部22を設けることによって形状付与が可能となる。放熱性能の点からは、図5(C)に示した様に山折り部21から谷折り部22の間は、互いに密着させたほうが、放熱性能が高くなり望ましい。このような折り加工は、装置による連続加工も可能であり高い生産性で製造可能である。
<Shaping by folding>
In the present embodiment, as an example, the shape imparting by folding is performed as shown in FIG. 5, after providing the
谷折り部22と谷折り部22の間は、輻射層3と反対の面の少なくとも一部が熱源に接することにより熱源の熱が放熱構造体1に移動することなる。谷折り部22と谷折り部22の間は、接着層4を設けている場合には、この接着層4で熱源に接着することによって、広い面で安定して熱源に接することが出来る。
Between the
図5(c)に示した様に山折り部21から谷折り部22の間は、互いに密着手段としては、図5のように輻射層3の反対面に接着層4が設けられている場合には、接着層4が熱溶融接着型の場合や、熱硬化型の場合は、熱圧着で実現可能であり、感圧接着(粘着)型の場合は、圧着することで密着することが可能である。密着のタイミングとしては、形状付与時でも、熱源に放熱構造体1を取り付ける際でも可能である。
As shown in FIG. 5 (c), when the
又、放熱構造体1を熱源に取り付けるその他の手段として、放熱構造体1を平坦化した接着層4を介して、所謂「水貼り」によって、放熱構造体1を例えば太陽電池モジュール等の熱源に積層及び接着することもできる。具体的には、水、或いは、界面活性剤等の好適な添加剤が混合された水溶液(又は、懸濁液)を間に介在させた状態で、放熱構造体1を熱源の設置箇所に重ね合わせていくことにより、空気等の異物の混入を防止しながら、放熱構造体1を熱源に積層及び接着することができる。
Further, as another means for attaching the
放熱構造体1に接着層4がもうけられていない場合には、ビス止めや、ねじによる固定、ナットによる固定、治具による固定等物理的な固定手段を用いてもよい。
When the
本実施形態における形状付与後の放熱構造体1を図3、図4に例示する。本実施形態における放熱構造体1は、このような折り加工によって、形状付与することによって、山折り部21を中心とした放熱突起がフィン形状に形成され、表面積の増大効果によって、放熱性能が向上する。このような放熱フィンのピッチPsx、放熱フィンの高さHs等の形状、は、上述の通り、放熱構造体1の設置する場所のスペース、希望する放熱能力によって設計すればよい。
The
本実施形態おける放熱構造体1は、図5の(d)に示した様に所謂Z織りで形成することもできる。このような形態とすることで、保存、輸送の際に省スペース化を実現することが可能である。更に、巻き取り形態とすることも可能となり、大面積での輸送を可能とすることが出来る。本実施形態の放熱構造体1は、変形可能が容易である為、図5の(d)に記載したようなZ織りの形態は、容易に図5(c)のように変形することが可能である。
The
又、放熱構造体1においては、放熱フィンやシート面の端部からの金属箔2が露出した状態となると、例えば太陽電池モジュールの金属枠との間の短絡の危険があるため、金属箔2の形成を端面からの安全幅をとって、通常形成可能な範囲よりも若干狭い範囲に形成するか、或いは、輻射層3や接着層4を形成する樹脂シート等に予め適当な延設部分を設けてこの部分で封止することにより、上記の短絡を防止することが好ましい。
Further, in the
[太陽電池モジュール用の放熱構造体]
本実施形態における放熱構造体1は、図2に示した様に、太陽電池モジュールの太陽光入射面10と反対側の面に設けることにより太陽電池モジュール用の放熱構造体として好適に使用することが出来る。これは、現在使用されているアルミ鋳造品のヒートシンク40と比較して、放熱構造体1の自体のコストが同一の放熱性能とした場合にも大幅に削減できるのみならず、太陽電池モジュール5の製造プロセス、使用環境等の点で親和性が非常に高いことによる。
[Heat dissipation structure for solar cell module]
As shown in FIG. 2, the
太陽電池モジュール向けの放熱構造体1の一例としては、金属箔2としてアルミ箔が好適であり、輻射層3として耐熱性ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン若しくは、フッ素樹脂、接着層4としてポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンを用いた放熱構造体1を例示できる。
As an example of the
更に具体的には、輻射層3としては、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF)であるデュポン株式会社製 テドラー(Tedlar)フィルム(登録商標)、テトラフルオロエチレン(C2F4)とエチレン(C2H4)の共重合体である旭硝子株式会社製 Fluon ETFE FILMに代表される20μm〜40μmのフッ素樹脂フィルムをウレタンポリオール系接着剤を用いてドライラミネートで貼り合わせて形成可能である。又、BASFジャパン株式会や大日精化工業株式会社、日本ペイント株式会社及びダイキン工業株式会社等で販売されているアクリル/フッ素コート材を乾燥膜厚で5μm〜100μmに塗布することで形成してもよい。
More specifically, as the
又、輻射層3としては、東レ株式会社製 MXフィルム、帝人株式会社製 VWフィルムに代表される50μmの耐熱性の白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り合わせることによっても形成することが出来る。更に、輻射層3としては、東レフィルム加工社製OPPフィルムに代表される50μm程度のポリプロピレンフィルムを貼り合わせることによっても形成することが出来る。ポリプロピレンフィルムは熱放射率とともに、アルミ箔の腐食防止効果も特に優れている。そして、接着剤を用いて上記フッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムを各種重ね合わせて使用してもよい。このように、輻射層3として種々のフィルムを用いることができるが、RTI値の高いフィルムを用いる方が好ましい。
The
接着層4の材料としては三菱樹脂株式会社製 アートプライに代表される80μmポリエチレン・ポリプロピレン共重合体フィルムの貼り合わせにより形成することが出来る。又、ユニチカ株式会社 アローベース、DIC株式会社製 DICSEAL HS シリーズ、東洋インキ製造株式会社製 ダイナレオに代表されるオレフィン樹脂コート材を乾燥膜厚で1μm〜100μm塗布・乾燥することで形成してもよい。
The material of the
金属箔2としては、東洋アルミ社製E−FOILに代表される厚み6μm〜200μmのアルミ箔を貼り合わせることによって形成することが出来る。
The
更に、三菱樹脂株式会社製 G−PET、帝人デュポンフィルム株式会社製 EP/APフィルム、SKC社製 SR55、に代表される一般グレードのポリエチレンテレフタレートフィルムを放熱構造体1の強度を考慮して金属箔2と接着層4の間に形成してもよい。
Furthermore, a general grade polyethylene terephthalate film represented by Mitsubishi Plastics Co., Ltd. G-PET, Teijin DuPont Films Co., Ltd. EP / AP film, SKC Co., Ltd. SR55 is used in consideration of the strength of the
上記の積層材を折り加工にて図1、図3、図4に記載したように折り加工にて形状付与した後、太陽電池モジュールと熱融着することによって、図2に記載したような太陽電池モジュール用の放熱構造体を有する太陽電池モジュールとすることが出来る。 After forming the above laminated material by folding as shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, the solar cell module as shown in FIG. It can be set as the solar cell module which has the thermal radiation structure for battery modules.
本実施形態における放熱構造体1は、アルミ鋳造品のヒートシンクと比較して、廉価に製造できる上、放熱効率に優れきわめて軽量である。更に、表面が樹脂を含む輻射層3で覆われているため、屋外に設置される太陽電池モジュールに要求される砂や埃による摩耗や、腐食から保護され長期間の使用に耐える太陽電池モジュール用の放熱構造体1としてきわめて好都合な特性を有する。
The
又、従来のアルミ鋳造品のヒートシンク40では、重量や強度コストの面から20cm四方より大きな面に使用するのは現実的ではなかったが、本実施形態の放熱構造体1は、メートルサイズであっても軽量、且つ、ローコストで製造可能であることから、太陽電池モジュールに好適である。
Moreover, in the
更に、太陽電池モジュール5は、太陽電池素子が存在する部位と太陽電池素子が存在しない部位で表面にわずかな凹凸を生じているが、本実施形態における放熱構造体1は、アルミ鋳造品のヒートシンクを備えた太陽電池モジュールと比較して柔軟性があるため、隙間なく密着することが出来るため太陽電池モジュール5から放熱構造体1への熱の受け渡しに優れる。
Furthermore, although the
又、太陽電池モジュール5においては、温度の均一性が悪いと、発電効率が低下することが知られており、鋏等で放熱突起の高さを容易に調整し温度の均一性が容易に得られる本実施形態の太陽電池モジュール用の放熱構造体1は非常に適している。
In addition, in the
又、上記の様な構成で図8に記載したようにZ折りで形状付与した後、太陽電池モジュール5を作製する際、太陽電池モジュール5の太陽光入射面と反対の面と放熱構造体1の接着層4を向き合わせての真空ラミネートすることにより同時に放熱構造体1の接着層との熱融着による貼り合わせが実現でき、製造コストを更に削減することが出来る。太陽電池モジュールの設置現場にて放熱突起を起こすことにより図2に記載したような太陽電池モジュール用の放熱構造体を有する太陽電池モジュールとすることで、太陽電池モジュール用の放熱構造体を有する太陽電池モジュールの輸送時、保存時の省スペース化が実現できる為、軽量化により設置治具の耐荷重設計が緩和されることと相まって設置コストの大幅の低減が可能である。
In addition, when the
又、太陽電池モジュール5の太陽電池素子と太陽電池素子の間に照射される反射層を設けることが知られているが、本実施形態の放熱構造体は、太陽光入射面側に反射率の高いアルミ箔が存在しているため、反射層を省略若しくは反射層に添加する酸化チタンの量を減らすことも可能であり、太陽電池モジュール5の耐久性の向上、全体としてのコスト削減にも貢献することが出来る。
In addition, it is known that a reflective layer irradiated between the solar cell elements of the
又、太陽電池モジュール5を、適当な高さ、適当な角度で設置するために、比較的熱伝導率の高い素材からなる架台上に設置して使用する場合、放熱構造体1を、それらの架台側に設置することも、放熱構造体1の好ましい一実施形態の一つである。上記の架台を形成する比較的熱伝導率の高い素材の具体例としては、アルミや鉄、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、錫等の金属、又はこれら金属の組み合わせからなる合金や、これら金属又は合金に各種メッキ処理を施した金属、若しくは、グラファイト等を挙げることができる。放熱構造体1は、取付け場所に応じたサイズ調整が容易であり、形状追従性にも優れるため、様々な形状、形態の架台に適用できる。これにより、架台からの熱伝導による太陽電池モジュールの温度上昇を抑制して発電力低下を防ぐことができる。
In addition, in order to install the
又、太陽電池モジュールに最終的に設置される金属フレーム等に放熱構造体1を予めドライラミネート等により設置しておき、熱ラミネーション処理を終えた太陽電池モジュール用の積層体への金属フレーム取付け時に、放熱構造体を太陽電池モジュールと一体化することもできる。これにより、太陽電池モジュールの熱ラミネーション時の加熱処理条件が放熱構造体の物性への考慮に起因する制約を回避することができる。
In addition, when the metal frame is attached to the laminate for the solar cell module, the
本実施形態における太陽電池モジュール用の放熱構造体1を有する太陽電池モジュール5は、太陽電池発電全般に好適に用いることが出来るが、特に太陽電池モジュールの温度の上昇が顕著な低倍集光型太陽光発電装置に使用される太陽電池モジュールにおいて効果が顕著である。
The
[実施例1]
厚み50μmの帝人社製白色ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「白PETフィルム」とも記載)表面に、ロックペイント社製のウレタンポリオール系接着剤を乾燥膜厚7μmの厚みで塗布した後、金属箔2である40μmのアルミ箔上にドライラミネートした。次に金属箔2としてのアルミ箔の白PETフィルムとは逆の面にロックペイント社製のウレタンポリオール系接着剤を乾燥膜厚7μmの厚みで塗布した後、厚み80μmの三菱樹脂製ポリプロピレンフィルムを接着層4として重ね合わせ、白PETフィルム/アルミ箔(金属箔2)/ポリプロピレンフィルム(接着層4)よりなる積層フィルムを作製した。次に白PETフィルムが表となるように、作製した積層フィルムを図3に記載したようなフィンの高さHs=10mm、フィン幅Y=38mm、X軸方向でのフィンのピッチPsx=10mmの形状に手折加工し、更にフィン部分を圧着接合した後、平面視形状が38mm×38mmとなる様に裁断した。次に厚さ100μmの黒体テープ(レック社製 THI−2B−5(熱放射率カタログ値=0.95))で覆い輻射層3を有する図3に記載したような放熱構造体を作製し、実施例1の放熱構造体とした。この放熱構造体1を評価サンプルとして取り付けることで、評価サンプルを含んだ全体の表面積は1.5倍となった。
[Example 1]
After applying a urethane polyol adhesive manufactured by Rock Paint with a thickness of 7 μm to the surface of a white polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited (hereinafter also referred to as “white PET film”) having a thickness of 50 μm, a
[実施例2]
フィンの高さHs=21mm、フィン幅Y=38mm、X軸方向でのフィンのピッチPsx=10mmで形状付与した以外は実施例1と同様に放熱構造体1を作製し、実施例2の放熱構造体とした。この放熱構造体1を評価サンプルとして取り付けることで、評価サンプルを含んだ全体の表面積は、2.0倍となった。
[Example 2]
The
[実施例3]
フィンの高さHs=42mm、フィン幅Y=38mm、X軸方向でのフィンのピッチPsx=10mmで形状付与した以外は実施例1と同様に放熱構造体1を作製し、実施例3の放熱構造体とした。この放熱構造体1を評価サンプルとして取り付けることで、評価サンプルを含んだ全体の表面積は、3.0倍となった。
[Example 3]
The
[実施例4]
黒体テープを貼らなかった以外は実施例2と同様にして放熱構造体1を作製し、実施例4の放熱構造体とした。ポリエチレンテレフタレートフィルムの熱放射率は0.80である。
[Example 4]
Except that the black body tape was not applied, the
[実施例5]
帝人社製白PETフィルムに変えて、厚み25μmのデュポン社製白色ポリフッ化ビニルフィルム(以下、PVFフィルム)を用いた以外は実施例4と同様にして放熱構造体1を作製し、実施例5の放熱構造体とした。PVFフィルムの熱放射率は0.73である。
[Example 5]
A
[実施例6]
帝人社製白PETフィルムに変えて、厚み25μmの旭硝子社製白色エチレンテトラフロロエチレン共重合樹脂フィルム(以下ETFEフィルム)を用いた以外は実施例4と同様にして放熱構造体1を作製し、実施例6の放熱構造体とした。ETFEフィルムの熱放射率は0.71である。
[Example 6]
In place of Teijin's white PET film, a heat-dissipating
[比較例1]
厚み2.0mm、X=50mm、Y=50mmの東洋アルミ社製A1050のアルミ板33に熱伝導テープ32、放熱構造体1を設ない場合を比較例1とした。アルミ板表面の熱放射率は0.09である。
[Comparative Example 1]
The case where the heat
[比較例2]
比較例1のアルミ板33に厚み75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製 U48)をドライラミネートにて貼り付け輻射層3として比較例2とした。ポリエチレンテレフタレートフィルムの熱放射率は0.80である。
[Comparative Example 2]
A comparative example 2 was obtained by attaching a polyethylene terephthalate film (U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 75 μm to the aluminum plate 33 of the comparative example 1 using a dry laminate. The thermal emissivity of the polyethylene terephthalate film is 0.80.
[比較例3]
比較例1のアルミ板33に輻射層3としての黒体テープ(レック社製 THI−2B−5)を貼り付けて比較例3とした。黒体テープの熱放射率は0.95である。
[Comparative Example 3]
A black body tape (THI-2B-5, manufactured by Lec Co.) as the
[比較例4]
図6、図7に記載したような形状のアルミ鋳造品のヒートシンクを比較例4とした。本アルミ鋳造品のヒートシンクは、三東化工社製38SQ38H20WAであり、X=38mm、Y=38mm、土台高さHb=4mm、放熱突起の高さHr=16mm、放熱突起のX軸方向でのピッチPrx=2mm、放熱突起のY軸方向でのピッチPry=2mmであった。このアルミ鋳造品はアルマイト処理されており、ヒートシンクの熱放射率は0.80である。
[Comparative Example 4]
A heat sink of an aluminum cast product having a shape as described in FIGS. The heat sink of this aluminum cast product is 38SQ38H20WA manufactured by Mitutoh Chemical Co., Ltd., X = 38mm, Y = 38mm, base height Hb = 4mm, heat dissipation protrusion height Hr = 16mm, heat dissipation protrusion pitch in the X-axis direction Prx = 2 mm, and the pitch Pry = 2 mm in the Y-axis direction of the heat dissipation protrusions. This aluminum casting is anodized, and the heat emissivity of the heat sink is 0.80.
[簡易評価]
放熱効率を測定する目的で図9に記載したような、簡易評価装置30にて放熱特性の測定を行った。簡易評価装置30は、熱源31に加熱電源35より電流1.8A、電圧2.1Vを加え加熱した。熱源31の一方の面には、厚み2.0mmで50mm角のアルミ板33を熱伝導テープ32(日立マクセル社製SLION TAPE)を介して貼り付けら。測定サンプルは、このアルミ板33に、熱伝導テープ32(日立マクセル社製SLION TAPE)を介して貼り付けた。又、熱源31の他方の面には熱伝導テープ32(日立マクセル社製SLION TAPE)を介して熱電対34を貼り付け、熱電対による起電力をデータレコーダ36を介して記録装置37に記録し90分放置した後の測定値を温度に換算した。熱源は、38Wの熱を発生し、単独での温度は、75℃に到達した。
[Simple evaluation]
For the purpose of measuring the heat radiation efficiency, the heat radiation characteristics were measured with a
簡易評価の結果を表1に記載する。 The results of simple evaluation are shown in Table 1.
表1の結果より、何も加工していないアルミ面(比較例1)に対して、輻射層としてポリエチレンテレフタレートフィルムを設けたアルミニウム表面(比較例2)、輻射層として黒体テープを設けたアルミニウム表面(比較例3)は、優れた放熱効果を示し、更に、折り加工により形状付与することによる表面積拡大の効果により(実施例1、実施例2、実施例3)優れた放熱効果を示すことが明瞭となった。この放熱効果は、同一の表面積を持つアルミ鋳造品のヒートシンク(比較例4)より優れることが明瞭となった。(実施例3)そして種々の熱放射層を用いても、同様に優れた放熱効果を示すことが判明した。(実施例4、実施例5、実施例6) From the results shown in Table 1, the aluminum surface (Comparative Example 2) provided with a polyethylene terephthalate film as a radiating layer and the aluminum provided with a black body tape as a radiating layer were compared with an unprocessed aluminum surface (Comparative Example 1). The surface (Comparative Example 3) exhibits an excellent heat dissipation effect, and further exhibits an excellent heat dissipation effect due to the effect of expanding the surface area by imparting a shape by folding (Example 1, Example 2, Example 3). Became clear. It became clear that this heat dissipation effect was superior to the heat sink of aluminum castings having the same surface area (Comparative Example 4). (Example 3) Even when various heat radiation layers were used, it was found that the same excellent heat radiation effect was exhibited. (Example 4, Example 5, Example 6)
[ソーラーシュミレーターによる評価]
太陽電池モジュールに放熱構造体を設けた際に効果をソーラーシュミレーターにて評価した。使用したソーラーシュミレーターは、三永電気製作所社製XES−180SIであり、1000W/m2の照射量で90分間測定した。下記表2に記載のモジュール温度は、照射後40分経過時から90分経過時までの太陽電池モジュールの中央部の平均温度である。この時、測定サンプルは、130mm×130mmの太陽電池モジュールの太陽光入射面10の反対面(バックシート)に図10に記載したように38mm×38mmの放熱構造体5つを熱伝導テープ32を介し貼り付けたものである。アルミ鋳造品のヒートシンク(比較例4)と本実施形態の放熱構造体(実施例2)の測定結果を表2に記載する。尚、REFは、放熱構造体をつけていない太陽電池モジュールの値である。
[Evaluation by solar simulator]
The effect was evaluated with a solar simulator when the heat dissipation structure was provided on the solar cell module. The solar simulator used was XES-180SI manufactured by Mitsunaga Electric Co., Ltd., and measurement was performed for 90 minutes at an irradiation amount of 1000 W / m 2 . The module temperature described in the following Table 2 is an average temperature of the central portion of the solar cell module from 40 minutes to 90 minutes after irradiation. At this time, as shown in FIG. 10, the measurement sample is composed of five
表2により、本実施形態における放熱構造体は、太陽電池モジュールへ使用時に、従来のアルミ鋳造品のヒートシンクと類似の放熱効果を示し、太陽電池モジュールの起電力向上に効果があることが明らかとなった。 From Table 2, it is clear that the heat dissipation structure in the present embodiment exhibits a heat dissipation effect similar to that of a heat sink of a conventional aluminum casting product when used for a solar cell module, and is effective in improving the electromotive force of the solar cell module. became.
本実施形態の放熱構造体は、様々な熱源の冷却用途に使用できる。特に、大面積、軽量化を必要とする用途に好適に使用でき、屋外での用途にも高い耐久性を示す適用できる。 The heat dissipation structure of the present embodiment can be used for cooling various heat sources. In particular, it can be suitably used for applications that require a large area and light weight, and can be applied to exhibit high durability even for outdoor applications.
1 放熱構造体
2 金属箔
3 輻射層
4 接着層
5 太陽電池モジュール
10 太陽光入射面
21 山折り部
22 谷折り部
30 簡易評価装置
31 熱源
32 熱伝導テープ
33 アルミ板
34 熱電対
35 加熱電源
36 データレコーダ
37 記録装置
40 アルミ鋳造品のヒートシンク
Hs (本実施形態における)フィンの高さ
Hr (比較例における)放熱突起の高さ
Hb (比較例における)土台高さ
Psx (本実施形態における)X軸方向でのフィンのピッチ
Prx (比較例における)放熱突起のX軸方向でのピッチ
Pry (比較例における)放熱突起のY軸方向でのピッチ
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- 2014-04-21 JP JP2014087186A patent/JP2015179799A/en active Pending
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