JP2018151156A - 太陽光発電パネルの高効率放熱装置及び熱電併給システム - Google Patents
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Abstract
Description
一方、集光型ソーラー発電システム(CPV)は低コストの反射ミラーあるいはレンズを採用することより、一部のソーラー電池を減らせることができる。しかし、高倍数集光の場合、ソーラー電池の放熱がもっと厳しいものとなる。
どのようにして、効率的、かつ低コストでソーラー電池の放熱問題を解決し、さらにソーラー電池における廃熱利用は太陽光発電産業の発展に関わる大問題である。
本発明の申請者が中国で申請した特許“ソーラー電池の放熱システム”、特許文献1の特許では、一種の高効率な太陽光電池の放熱装置を公開している。前記の発明は微細管あるいはマイクロウィンクで形成した新型マイクロヒートパイプアレイの吸熱面を太陽光電池のバックボードと接触させ、新型マイクロヒートパイプアレイのその他の部分は放熱面になる。その放熱装置を利用することにより、より高速的に太陽光発電パネルが発生した熱を吸収し、太陽光発電パネルの温度を下げることができる。しかし、前記の放熱装置は太陽光発電パネル本体より露出した部分から環境空気に熱を放出する方式であり、放熱効果が限定的、またその排熱を回収し難くなる問題があった。
前記平板型ヒートパイプの中に平行配列した相互に連通せず独立した複数のマイクロヒートパイプを備えたマイクロヒートパイプアレイであって、前記熱交換ダクトが少なくとも一つの平面の側面を持つダクトであり、前記ダクトの平面側面が全ての平板型ヒートパイプを横断し、前記平板型ヒートパイプの放熱部分と密着し、前記のダクトにはその他の配管と接続するための継手および/または連結口がある。
前記の密着は、直接接触あるいは張付きと意味する。
前記の熱交換ダクトは、平板型ヒートパイプと接触面がある広さを持つ平面である。
前記のダクトの片側に一つの貼り付け平面を設置させ、または前記のダクトの両側に一つ貼り付け平面と一つ連結平面が設置させ、前記のダクトの肉厚みが1.0〜6mmであり、貼り付け平面および/または連結面がダクトと一体化になり、貼り付け平面および/または連結面がダクと分割になることも可能であり、貼り付け平面および/または連結平面はその長さがダクトの長さと等しく、またはダクトの長さより短い平面であり、前記の板状部材で貼り付け平面と相対する平面ではダクトと合わせる円弧構造があり、以上の円弧構造は連結平面がダクトと一体化ではない場合でも適用される。
図1は本発明のソーラー電池の高効率放熱装置の分解構造である。図1で示したソーラー電池の高効率の放熱装置がソーラーパネル1の放熱のために利用される。そのソーラー電池の放熱装置は一つあるいは一つ以上のプレート型ヒートパイプ2を含む。好適なプレート型ヒートパイプ2の長さは前記のソーラーパネルの長さとほぼ同じ、且つ前記のソーラーパネルの長さを超えない。このことにより原材料を節約することや、ソーラーパネルと組み立てることが簡単となる。プレート型ヒートパイプの片面がソーラーパネル1のバックプレートと直接的あるいは間接的に密着させる。本実施例での多数の平行に設置されたプレート型ヒートパイプ2がソーラーパネル1の大きさと合わせて、ソーラーパネルのパックプレートを覆う。各プレート型ヒートパイプ2では一つあるいは一つ以上のヒートパイプが平行に配列されている。好ましくは、プレートヒートパイプ2では2つあるいは2つ以上のヒートパイプがある。更に好ましくは、プレートヒートパイプ2は金属製あるいは与圧成形した合金のプレート型の微細管配列であるため、プレート型ヒートパイプ2は高い熱交換率と耐圧性能がもつ。
前記の貼り付けは溶接しない、乾式貼り付けあるいはラバ・コンネクションを用いる。接着剤はシリコン接着剤あるいは伝熱接着剤であり、特に伝熱効果の良い、寿命は20〜30年間の接着剤が良い。
好ましくは、併設されたプレート型ヒートパイプ2のバックプレートでは、熱交換ダクト3と貼り付けた部分以外の表面が高い放射率の塗料を用いて塗装される、例えば、セラミック塗料。ソーラーパネルの温度が上昇する際(例えば、50℃以上)、プレート型ヒートパイプ2の片面は吸熱面としてソーラーパネル1の熱量を吸収し、その吸収した熱量をもう一つの片面と貼りつけられた板状式熱交換ダクト3を通して逃がすことができる。同時に、プレート型ヒートパイプ2の一部分吸収した熱量を放射率の高い塗料で放熱することができるため、放射率の高い塗料を利用することより、プレート型ヒートパイプ2の放熱効率が高めることができる。さらに、プレート型ヒートパイプ2に放射率の高い塗料を塗装することにより、プレート型ヒートパイプ2の損害が発生した場合でも、ソーラーパネル1の熱量を逃がすことができ、従って、放射率の高い塗料が二重保護効果をもっている。
Claims (12)
- 一つあるいは一つ以上の平板型ヒートパイプを有し、
前記の平板型ヒートパイプの片面全体が、ソーラーパネルのバックボードに直接的或は間接的に密着し、かつ全体的にソーラーパネルのバックボードを覆い、
また、太陽光発電における放熱装置が、全ての前記平板型ヒートパイプのもう一つの面の放熱部分において接触した熱交換ダクトを含み、
前記平板型ヒートパイプは、その中に平行配列した相互に連通せず独立した複数のマイクロヒートパイプを備えたマイクロヒートパイプアレイであって、
前記熱交換ダクトが少なくとも一つの平面の側面を持つ熱交換ダクトであり、前記熱交換ダクトの前記平面の側面が、全ての前記平板型ヒートパイプの前記複数のマイクロヒートパイプを前記放熱部分において垂直に横断し、前記平板型ヒートパイプの外部において前記放熱部分と密着し、
前記の熱交換ダクトにはその他の配管と接続するための継手および/または連結口があることを特徴とするソーラーパネルの放熱に使用される太陽光発電における放熱装置。 - 熱交換ダクトと平板型ヒートパイプとの接触面の幅はその平板型ヒートパイプ長さの1/20〜1/5である請求項1記載の太陽光発電における放熱装置。
- 前記接触面は、前記平板型ヒートパイプ長さ方向の中心部ではない部分であることを特徴とする請求項2に記載の太陽光発電における放熱装置。
- 前記の平板型ヒートパイプの長さはソーラーパネルの長さに相応し、かつソーラーパネル以内に収められ、前記の平板型ヒートパイプの片面全体がソーラーパネルのバックボードに直接的に密着又は間接的に密着し、前記の直接的密着は、一つ、あるいは二つ以上の平板型ヒートパイプが並列でソーラーパネルのバックボードに密着し、また並列する平板型ヒートパイプの間隔は5mm以内に設定され、前記の間接的密着は、前述の平板型ヒートパイプの数を減らすために、ソーラーパネルのバックボードと前記の平板型ヒートパイプの間に金属製板を一つあるいは一つ以上設置され、太陽電池の熱が板を介して平板型ヒートパイプに伝わる密着方式であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のソーラーパネルの放熱に使用される太陽光発電における放熱装置。
- 前記の平板型ヒートパイプの片面全体の前記ソーラーパネルのバックボードへの一つの直接的又は間接的な密着幅は20〜300mmとし、前記のダクトの内径は5〜60mmとすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のソーラーパネルの放熱に使用される太陽光発電における放熱装置。
- 前記平板型ヒートパイプは与圧成形された金属製あるいは合金製の平板型プレート型ヒートパイプアレイとし、前記の平板型ヒートパイプの片面と板状式熱交換ダクトの貼り付け部分以外の表面に熱放射塗料が塗装され、前記板状式熱交換ダクトの貼り付け平面が前記各ヒートパイプを跨ることを特徴とする請求項1又は2に記載のソーラーパネルの放熱に使用される請求項1ないし5のいずれか1項記載の太陽光発電における放熱装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載された太陽光発電における放熱装置を用いたことを特徴とするソーラーパネル。
- 前記太陽光発電における放熱装置と平板型ヒートパイプとをソーラーパネルフレームにより一体に組み立てたことを特徴とする請求項7に記載のソーラーパネル。
- 請求項7又は8記載のソーラーパネル同士を密着併設することを特徴とするソーラーパネル。
- 請求項7ないし9のいずれか1項記載のソーラーパネルを有し、前記配管にポンプ及び過熱防止熱交換器及び水タンクを連結し、循環回路を形成することを特徴とする熱電併給システム。
- 前記循環回路が過熱防止熱交換器を有することを特徴とする請求項10記載の熱電併給システム。
- 熱電併給システムを利用することによりシリコンソーラー電池の温度を50℃以内に維持することができ、さらに45℃以内のお湯を供給することもでき、また非シリコンソーラー電池の場合、ソーラーパネルの温度を90℃以内に維持することができ、さらに80℃以内のお湯を供給することができることを特徴とする請求項10又は11記載の熱電併給システム。
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