JP2011077379A - Heat absorption and radiation system for solar cell panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電装置において太陽電池パネルの温度上昇による発電効率低下を防止し、また太陽電池パネルに積雪した雪を融雪して雪による太陽電池パネルへの太陽光の入射阻害を防止し発電効率を著しく向上させた太陽電池パネル吸放熱システムに関するものである。 The present invention prevents a decrease in power generation efficiency due to a rise in the temperature of a solar cell panel in a solar power generation device, and also prevents snow incident on the solar cell panel from being melted by melting snow accumulated on the solar cell panel. The present invention relates to a solar cell panel heat absorption / dissipation system in which power generation efficiency is remarkably improved.
近年、地球環境の温室効果ガスやエネルギー問題から、発電時に温室効果ガスの発生が無く、また構成材料のほとんどが再生可能な太陽光発電が注目されている。太陽光はそれ自体半永久的なエネルギー資源であり、これを利用する太陽光発電は社会的な役割が大きく、また需要も拡大している。
従来太陽光発電装置において、単結晶又は多結晶のシリコンを主体としたものやアモルファスシリコンを主体とした太陽電池セル(以下セルと略す)が使用されてきた。しかし、これらのセルの起電力は、セルの基材によって違いはあるが、一般にセル温度が高くなると発電効率が低下(熱暴走)するという欠点がある。この欠点により太陽電池パネルへの日射量が多い場合にはセル温度が上昇して発電の効率が低下し、常に発電効率を最大に保つことが困難となっている。
また、セルの温度上昇による発電効率低下の問題とは別に、特に寒冷地において太陽電池パネルに雪が積もったり、太陽電池パネル表面が凍ったりして太陽光が遮断或いは太陽光の入射量が減少して、発電量に乏しくなるという問題があった。そして、太陽電池パネルに積雪した雪や凍結を除去する作業は、太陽電池パネルを傷つける恐れもあり、実際には作業が困難で、また高所に接地された太陽光発電システムでは作業そのものが危険性の高いものであった。
これらの課題解決のために、(特許文献1)には、太陽電池パネルを海上、湖、沼等の水面に設置する水冷太陽電池パネルが開示されている。
(特許文献2)には、太陽電池アレイに接合された熱交換器と前記熱交換器に熱交換用媒体を循環させるポンプと前記熱交換媒体を冷却するクーラーとよりなる太陽光発電装置が開示されている。
(特許文献3)には、太陽電池モジュールと、集熱管と、該集熱管の熱媒体を集配する上、下ヘッダー管と、該上、下ヘッダー管に接続された低温蓄熱槽と、該低温蓄熱槽に接続された補助ボイラーとから構成された屋根融雪兼用太陽エネルギー収集装置が開示されている。
(特許文献4)には、太陽電池パネルと、空気を前記太陽電池パネルに通風させるための送風手段と、能力可変圧縮機を有したヒートポンプ回路と、前記太陽電池パネルを通過した空気と熱交換する前記ヒートポンプ回路の蒸発器と、圧縮機能力可変制御手段を備えた太陽光熱利用装置が開示されている。
In recent years, solar power generation that does not generate greenhouse gases during power generation and that can regenerate most of the constituent materials has attracted attention due to greenhouse gases and energy problems in the global environment. Sunlight itself is a semi-permanent energy resource, and solar power generation using this has a great social role, and demand is growing.
Conventionally, in a solar power generation device, a solar cell mainly composed of single crystal or polycrystalline silicon or a solar cell mainly composed of amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a cell) has been used. However, the electromotive force of these cells varies depending on the cell base material, but generally has a drawback that the power generation efficiency decreases (thermal runaway) as the cell temperature increases. Due to this drawback, when the amount of solar radiation on the solar cell panel is large, the cell temperature rises and the power generation efficiency decreases, and it is difficult to always keep the power generation efficiency at the maximum.
In addition to the problem of reduced power generation efficiency due to the rise in cell temperature, the solar panel is snowed or the surface of the solar panel is frozen, especially in cold regions, and sunlight is blocked or the amount of incident sunlight is reduced. As a result, there is a problem that the amount of power generation becomes scarce. In addition, the work to remove snow and freezing on the solar panel may damage the solar panel, which is actually difficult, and the work itself is dangerous in a solar power generation system grounded at a high place. It was highly probable.
In order to solve these problems, (Patent Document 1) discloses a water-cooled solar cell panel in which the solar cell panel is installed on the surface of the sea, a lake, a marsh, or the like.
(Patent Document 2) discloses a photovoltaic power generation apparatus including a heat exchanger joined to a solar cell array, a pump that circulates a heat exchange medium in the heat exchanger, and a cooler that cools the heat exchange medium. Has been.
(Patent Document 3) includes a solar cell module, a heat collecting tube, an upper header tube for collecting and distributing a heat medium of the heat collecting tube, a low-temperature heat storage tank connected to the upper and lower header tubes, and the low temperature There is disclosed a roof snow-melting solar energy collecting device constituted by an auxiliary boiler connected to a heat storage tank.
(Patent Document 4) includes a solar cell panel, air blowing means for allowing air to flow through the solar cell panel, a heat pump circuit having a variable capacity compressor, and heat exchange with air that has passed through the solar cell panel. The solar heat utilization apparatus provided with the evaporator of the said heat pump circuit and the compression functional force variable control means is disclosed.
しかしながら、上記従来の技術においては、次の様な課題を有していた。
(1)(特許文献1)では、温度斑が生じやすいことに加え、冷却能力が弱く、また融雪が困難であるという課題があった。
(2)(特許文献2)では、クーラーで温度調節された熱媒体によって太陽電池アレイを冷却するのみで太陽電池パネルに積雪した雪を融雪することができず、またクーラーの運転に大量の電力を消費してしまい、その電力消費分だけ太陽光発電効率を低下させるという課題があった。
(3)(特許文献3)では、ヒートポンプを使用したり、ボイラーを補助熱源として使用するので大量の電力を消費し、その電力消費分だけ太陽光発電効率を低下させるという課題があった。また、融雪の際には太陽電池パネルの過度な温度上昇を抑えつつ太陽電池パネルを加温しなければならず、その際には日中以外にもヒートポンプを稼働させる必要があり、電力代がかさみ、日中の発電時にのみ融雪しようとすればかなりの高温に設定する必要があるので発電効率が低下し、結局は融雪には不向きであるという課題があった。
(4)(特許文献4)では、(特許文献3)と同様ヒートポンプを使用するので電力を消費し、その電力消費分だけ太陽光発電効率を低下させるという課題があった。また、太陽電池パネルの冷却しか行えない為、融雪したり凍結による太陽光の入射量の減少には対応できないという課題があった。
However, the above conventional technique has the following problems.
In (1) (Patent Document 1), there are problems that temperature spots are likely to occur, cooling capacity is weak, and snow melting is difficult.
In (2) (Patent Document 2), it is not possible to melt the snow that has accumulated on the solar panel simply by cooling the solar cell array with the heat medium whose temperature is adjusted by the cooler, and a large amount of power is required for the operation of the cooler. There is a problem that the photovoltaic power generation efficiency is reduced by the amount of power consumption.
(3) (Patent Document 3) has a problem that a heat pump is used or a boiler is used as an auxiliary heat source, so that a large amount of power is consumed and the photovoltaic power generation efficiency is reduced by the amount of power consumption. In addition, when the snow melts, the solar panel must be heated while suppressing an excessive temperature rise of the solar panel, and in that case, it is necessary to operate the heat pump in addition to the daytime, The problem is that if it is going to melt snow only during power generation during the day, it has to be set at a considerably high temperature, so that the power generation efficiency is lowered and eventually unsuitable for snow melting.
(4) In (Patent Document 4), since a heat pump is used as in (Patent Document 3), there is a problem that power is consumed and the photovoltaic power generation efficiency is reduced by the amount of the consumed power. In addition, since only the solar cell panel can be cooled, there is a problem that it cannot cope with a decrease in the amount of incident sunlight due to snow melting or freezing.
尚これらの先行技術では、太陽電池パネル全体の温度分布を均一にすることが難しく、発生した温度分布の斑によって各々のセルで発電効率が異なり、ヒートポンプの能力制御による温度調節機構を備えていても、最適温度を設定し難いという課題があった。また、太陽電池パネル全体の温度分布の斑や、経時的な温度変化によって発電効率自体にも斑が発生して、発電力の安定性に欠けるという課題もあった。
太陽光発電装置の太陽電池パネルの温度を一定にするためのシステムとしては、(a)発電した電力をヒートポンプやボイラー等の使用により大量に消費し、発電効率を下げず、(b)太陽電池パネルが太陽光により過度に熱をもった場合は冷却し、積雪時には融雪できて、熱による発電効率の低下と、太陽光の遮断を防ぐことができ、(c)太陽電池パネル全体の温度分布に斑が無く、(d)太陽電池パネルの温度変化が経時的に安定していて、発電時の電力の経時的な安定性に優れ、(e)かつ施工が容易であるものが最も理想的である。
しかし、先行技術にこの様な理想的なものは無く、どの様なシステムも結局は十分に満足できるものではなく、これらの改善が強く要望されていた。
In these prior arts, it is difficult to make the temperature distribution of the entire solar panel uniform, and the power generation efficiency is different in each cell due to the generated temperature distribution spots, and it is equipped with a temperature adjustment mechanism by heat pump capacity control. However, there was a problem that it was difficult to set the optimum temperature. In addition, there is a problem that the power generation efficiency itself is not stable due to unevenness in the temperature distribution of the entire solar cell panel and unevenness in power generation efficiency due to the temperature change over time.
As a system for keeping the temperature of the solar battery panel of the solar power generation device constant, (a) the generated power is consumed in large quantities by using a heat pump, a boiler, etc., and the power generation efficiency is not lowered. When the panel is heated excessively by sunlight, it can be cooled, and when it snows, it can melt snow, preventing power generation efficiency from being reduced by heat and blocking sunlight, and (c) Temperature distribution of the entire solar panel The most ideal is that there are no spots, (d) the temperature change of the solar cell panel is stable over time, the power is stable over time, and (e) is easy to install. It is.
However, there is no such ideal in the prior art, and any system is not fully satisfactory in the end, and there is a strong demand for these improvements.
本発明は上記要望を満たし、更に上記課題を解決するためのもので、ヒートポンプやボイラー等の電力を大量に消費する熱源を使用することなく、かつ簡単な施工で日射量が多く気温の高い季節には太陽電池パネルを冷却することでセル温度上昇による発電効率低下を防止するとともに太陽熱をヒートパイプで地中等に貯蔵し、気温の低い季節や降雪の季節には太陽電池パネルを加温し積雪した雪を融雪し太陽電池パネルへの太陽光の入射を常に得るとともに積雪による被害を防ぎ雪下ろし作業を大幅に削減し、また太陽電池パネル全体の温度分布に斑の無い状態で、経時的に温度を一定に保つことができ、太陽光発電の発電効率と発電時の電力の安定性を著しく向上することのできる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することを目的とする。 The present invention satisfies the above-mentioned demands and further solves the above-mentioned problems, without using a heat source that consumes a large amount of power such as a heat pump or a boiler, and with a simple construction and a high solar radiation amount and a high temperature season In addition, the solar panel is cooled to prevent a decrease in power generation efficiency due to a rise in cell temperature, and solar heat is stored in the ground with heat pipes. The snow is then melted to ensure that sunlight is always incident on the solar panel, while preventing damage caused by snow accumulation, greatly reducing snow removal work, and maintaining the temperature distribution of the entire solar panel without any unevenness. The purpose of the present invention is to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system that can keep the power generation constant and can significantly improve the power generation efficiency of solar power generation and the stability of power during power generation. That.
上記課題を解決するために、本発明の太陽電池パネル吸放熱システムは以下の様な構成を有している。
請求項1に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、太陽電池パネルのバックカバーの下部又は上部にヒートパイプが配設されている太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記ヒートパイプが(a)熱源管と、(b)前記熱源管が配設若しくは貫設されたヘッダー管と、(c)前記ヘッダー管から分岐した複数のヒートパイプ枝管と、を備えた構成を有している。
In order to solve the above-described problems, the solar cell panel heat absorbing / dissipating system of the present invention has the following configuration.
The solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
この構成により以下の様な作用が得られる。
(1)熱源管に熱媒体を流してヘッダー管に熱を伝えると、ヘッダー管内の作動流体が蒸発し多量の蒸発の潜熱を熱源管から吸収し、蒸発した蒸気はヒートパイプ枝管の各々で凝縮して凝縮熱を放出し、ヘッダー管とヒートパイプ枝管の各々との間に生じた蒸気の圧力勾配によって、ヘッダー管からヒートパイプ枝管に短時間で熱が運ばれるので、ヘッダー管とヒートパイプ枝管との温度差をほとんどなくすことができる。
(2)複数のヒートパイプ枝管を、太陽電池パネル面を広くカバーするようにヘッダー管から分岐させているので、ヘッダー管の長さが短くても太陽電池パネルの広い面積をヒートパイプ枝管で吸放熱できるため、ヘッダー管を短くすることができる。このため、ヘッダー管に貫設又は添設された熱源管の長さも短くすることができ、太陽電池パネルに配設される熱源管の経路が短くなり管摩擦抵抗が小さくなるので、熱媒体を送るポンプは出力の小さなもので済み、ポンプの駆動はわずかなエネルギーで済むのでランニングコストを低下させることができるうえに、ポンプの消費電力が極めて少ないので、ポンプの消費電力分の発電効率の低下が極めて少ない。
(3)太陽電池パネルが長時間強い太陽光の照射を受けても、発生した熱が太陽電池パネルの下部に配設されたヒートパイプへ伝わり、次にヒートパイプ枝管からヘッダー管へ、ヒートパイプ枝管とヘッダー管との温度差が無い程急速に熱が伝わり、さらに熱源管内の熱媒体に熱が伝わるので太陽電池パネル全体の温度が低温で均一化され、熱暴走による発電効率の低下を防ぐことができる。
(4)太陽電池パネルに雪が積もっても、熱源管内の熱媒体の熱がヘッダー管に伝わり、ヘッダー管の熱が、ヒートパイプ枝管とヘッダー管との温度差が無い程急速にヒートパイプ枝管に伝わり、更にヒートパイプから太陽電池パネル全体を加温するので太陽電池パネルに積もった雪を融雪することができ、太陽光の入射を雪に遮られることが無い。
(5)太陽電池パネル全体の温度斑を無くすことができるので、太陽電池パネルの温度状態を正しく把握でき、温度調節時の最適温度を設定し易く電力の安定性に優れる。
(6)熱源として地中熱を利用した場合、夏期の太陽電池パネルの熱を熱源管内の熱媒体に移動させて地中に地熱として蓄え、冬期にはその地熱を太陽電池パネルの融雪に再利用することができ、年間を通して熱媒体を循環させるポンプを駆動するだけの最小限のエネルギーしか消費しないので、発電効率を最大限に引き出すことができる。
(7)ヒートパイプを直接太陽電池パネル内部のバックカバーの上部(セルの下部)に配設することができるのでセルと直接熱交換可能で、吸放熱の際の熱損失や温度斑を著しく抑制し、太陽電池パネル全体での発電効率が安定化し、更に経時的な発電効率も安定化させることができる。
(8)ヒートパイプをバックカバーの上部に配設した場合には冷却エネルギーがセルの温度を調節する必要最小限のものですむので、太陽電池パネル吸放熱システムの駆動による消費エネルギーが著しく低く、発電効率を最大限引き出すことができる。
(9)太陽電池パネル内部にヒートパイプを配設した場合、充てん剤の熱劣化を著しく抑制することができ、太陽電池パネルの耐久性を向上させることができる。
With this configuration, the following operation can be obtained.
(1) When a heat medium is passed through the heat source pipe and the heat is transferred to the header pipe, the working fluid in the header pipe evaporates and absorbs a large amount of latent heat of evaporation from the heat source pipe. Condensation releases heat of condensation, and heat is transferred from the header pipe to the heat pipe branch pipe in a short time by the pressure gradient of the steam generated between the header pipe and each of the heat pipe branch pipe. The temperature difference from the heat pipe branch pipe can be almost eliminated.
(2) Since a plurality of heat pipe branch pipes are branched from the header pipe so as to cover the solar cell panel surface widely, even if the header pipe length is short, the wide area of the solar cell panel can be extended to the heat pipe branch pipe Because it can absorb and dissipate heat, the header tube can be shortened. For this reason, the length of the heat source tube penetrating or attached to the header tube can be shortened, the path of the heat source tube disposed in the solar cell panel is shortened, and the tube friction resistance is reduced. The pump to be sent needs only a small output, and the pump can be driven with little energy, so the running cost can be reduced, and the power consumption of the pump is extremely low. There is very little.
(3) Even if the solar cell panel is exposed to strong sunlight for a long time, the generated heat is transferred to the heat pipe arranged at the lower part of the solar cell panel, and then the heat pipe is transferred from the branch pipe to the header pipe. Heat is transferred so rapidly that there is no temperature difference between the pipe branch pipe and header pipe, and further, the heat is transferred to the heat medium in the heat source pipe, so the temperature of the entire solar panel is made uniform at a low temperature, and the power generation efficiency decreases due to thermal runaway Can be prevented.
(4) Even when snow accumulates on the solar cell panel, the heat of the heat medium in the heat source pipe is transferred to the header pipe, and the heat of the header pipe is so rapid that there is no temperature difference between the heat pipe branch pipe and the header pipe. Since the entire solar cell panel is heated from the heat pipe, the snow piled up on the solar cell panel can be melted and the incident sunlight is not blocked by the snow.
(5) Since the temperature variation of the entire solar cell panel can be eliminated, the temperature state of the solar cell panel can be correctly grasped, and the optimum temperature at the time of temperature adjustment can be easily set, and the power stability is excellent.
(6) When geothermal heat is used as the heat source, the heat of the solar panel in the summer is transferred to the heat medium in the heat source tube and stored as geothermal heat in the heat source. It can be used and consumes a minimum amount of energy to drive a pump that circulates the heat medium throughout the year, so that power generation efficiency can be maximized.
(7) The heat pipe can be placed directly on the upper part of the back cover (lower part of the cell) inside the solar panel, so it can exchange heat directly with the cell and significantly suppresses heat loss and temperature spots during heat absorption and release. In addition, the power generation efficiency of the entire solar cell panel can be stabilized, and the power generation efficiency over time can also be stabilized.
(8) When the heat pipe is arranged on the upper part of the back cover, the cooling energy needs to be the minimum necessary to adjust the cell temperature. The power generation efficiency can be maximized.
(9) When the heat pipe is disposed inside the solar cell panel, the thermal deterioration of the filler can be remarkably suppressed, and the durability of the solar cell panel can be improved.
ここで、ヒートパイプとしては、略平行に配設した複数のヒートパイプ枝管の片側にヘッダー管を配設したもの、ヘッダー管部を中心に左右にヒートパイプ枝管を配設したもの、ヒートパイプ枝管の両側にヘッダー管を配設したもの等を用いることができる。 Here, as the heat pipe, a heat pipe branch pipe arranged on one side of a plurality of heat pipe branch pipes arranged substantially in parallel, a heat pipe branch pipe arranged on the left and right around the header pipe portion, heat It is possible to use a pipe having header pipes disposed on both sides of a pipe branch pipe.
ヘッダー管やヒートパイプ枝管の材質としては、銅製,ステンレス製,アルミニウム製,マグネシウム製,チタン製,真鍮製,銀製,金製等の金属製等や、ポリカーボネート,ABS,ポリサルフォン,ポリエーテルエーテルケトン,高強度ポリエチレン等の強度の高い合成樹脂若しくはこれら合成樹脂を、ガラス繊維やカーボンブラック,炭素繊維,カーボンナノチューブ等のカーボン等をフィラーとして充填して強化したもの等が用いられるが、概ね1/1000〜1/1000000程度の真空度が得られるものであれば特に制限はない。 The header pipe and heat pipe branch pipe are made of copper, stainless steel, aluminum, magnesium, titanium, brass, silver, gold, or other metal, polycarbonate, ABS, polysulfone, polyetheretherketone, etc. , High-strength synthetic resins such as high-strength polyethylene, or those obtained by filling these synthetic resins with glass fibers, carbon black, carbon fibers, carbon nanotubes, or the like as fillers are used. There is no particular limitation as long as a degree of vacuum of about 1000 to 1/1000000 can be obtained.
また、表面にシリコン鉱石を粉末,微粉末にして塗布すると、熱交換効率の著しい向上とヒートパイプの全体の温度斑を著しく改善することができる。
使用するシリコン鉱石はシリコンの含有量が80%以上の高純度のものでも良いし、従来粉末,微粉末にして埋め立てるなどして処分されてきた低純度のものでも良い。低純度のものでも、高純度のものと遜色の無い性能を発揮できるので、低純度のものを使用すれば低コストでかつ廃材を再利用可能な熱力学特性に優れたヒートパイプとすることができる。シリコン鉱石の粉末,微粉末の塗布量はヒートパイプの全質量に対して0.01重量%以上、30重量%以下が好ましい。
In addition, when silicon ore is applied in the form of powder or fine powder on the surface, the heat exchange efficiency can be remarkably improved and the temperature spots of the entire heat pipe can be remarkably improved.
The silicon ore to be used may be a high-purity silicon having a silicon content of 80% or more, or a low-purity one that has been disposed of as a conventional powder or fine powder. Even a low-purity product can exhibit performance comparable to that of a high-purity product, so if a low-purity product is used, a heat pipe with excellent thermodynamic properties that can recycle waste materials at low cost can be obtained. it can. The coating amount of the silicon ore powder and fine powder is preferably 0.01% by weight to 30% by weight with respect to the total mass of the heat pipe.
ヒートパイプ枝管やヘッダー管内部に封入される作動流体としては、純粋,アンモニア,炭酸,液体窒素,水銀,アルコール,アセトン,過酸化水素等を使用することができるが、HCFC−141bや142bのHCFC系溶剤,HFC134a等の−30℃前後まで凍結しない不凍性のものを用いることができる。 Pure, ammonia, carbonic acid, liquid nitrogen, mercury, alcohol, acetone, hydrogen peroxide, etc. can be used as the working fluid enclosed in the heat pipe branch pipe or header pipe, but HCFC-141b and 142b A non-freezing material such as HCFC solvent, HFC134a, etc., which does not freeze up to around −30 ° C. can be used.
通常ヒートパイプは高熱源よりも放熱先が低い位置にある場合、高熱源の熱を放熱先へ移動できない。よって太陽電池パネルの温度を下げる場合と、太陽電池パネルを加温する場合とで吸放熱システムのヒートパイプの位置関係が全く異なるものとなる。しかし、ヘッダー管やヒートパイプ枝管の内壁の全部又は一部に所定の厚さを有するウィックを設けることで、高熱源よりも放熱先が低い場合でも熱交換を行うことができるようになる。ウィックとしては、焼結金属,金網,金属繊維,ガラス繊維,多数の細い溝等が用いられる。ウィックを設けることで、高熱源が放熱先よりも高い位置にある場合、例えば太陽電池パネルを加温する際に、ヘッダー管がヒートパイプ枝管よりも高い位置にある場合でも、ヒートパイプ枝管で凝縮した作動流体を、毛細管現象を利用してヘッダー管まで戻して再度蒸発させてヒ再びートパイプ枝管まで送ることができドライアウトが発生するのを防止できる。 Normally, when the heat pipe is at a position where the heat radiation destination is lower than the high heat source, the heat of the high heat source cannot be transferred to the heat radiation destination. Therefore, the positional relationship of the heat pipes of the heat absorbing / dissipating system is completely different between the case where the temperature of the solar cell panel is lowered and the case where the solar cell panel is heated. However, by providing a wick having a predetermined thickness on all or part of the inner wall of the header pipe or the heat pipe branch pipe, heat exchange can be performed even when the heat radiation destination is lower than the high heat source. As the wick, sintered metal, wire mesh, metal fiber, glass fiber, and many thin grooves are used. By providing a wick, when the high heat source is at a position higher than the heat radiation destination, for example, when heating the solar cell panel, even when the header pipe is at a position higher than the heat pipe branch pipe, the heat pipe branch pipe The working fluid condensed in step (1) is returned to the header pipe using the capillary phenomenon, evaporated again, and sent to the heat pipe branch pipe again, thereby preventing dryout.
しかし、ウィックを用いた場合は熱移動の指向性がなくなり動作が安定するが、ウィックを用いない場合に比べてヒートパイプとしての出力が弱くなる場合がある。
一方、ヒートパイプの材質自体が熱を伝達する能力を持っているので、高熱源が放熱先より高い位置にある場合でも幾分か熱の交換が行われるが、ヒートパイプの材質に金属等を用いることで高い位置にある高熱源から低い位置にある放熱先への熱伝達効率を向上させることができる。その他、ヒートパイプの表面にシリコン鉱石を粉末,微粉末にしたものを塗布すると熱伝達効率が著しく向上し、高い位置の高熱源から熱を奪い、低い位置の放熱先に熱を放出することができる。
However, when the wick is used, the directivity of the heat transfer is lost and the operation is stabilized, but the output as the heat pipe may be weaker than when the wick is not used.
On the other hand, the heat pipe material itself has the ability to transfer heat, so even if the high heat source is located higher than the heat radiation destination, some heat exchange is performed, but metal etc. is used as the heat pipe material. By using it, the heat transfer efficiency from the high heat source at the high position to the heat radiation destination at the low position can be improved. In addition, if the surface of the heat pipe is coated with silicon ore powder or fine powder, the heat transfer efficiency can be remarkably improved, taking heat from a high heat source at a high position and releasing the heat to a heat sink at a low position. it can.
よって、ウィックを用いない場合でもヒートパイプの材質に金属を使用し、或いはヒートパイプの表面にシリコン鉱石の粉末,微粉末を塗布することで太陽電池パネルの加温に加えて吸熱も可能となる。 Therefore, even when wicks are not used, heat can be absorbed in addition to heating the solar panel by using metal as the material of the heat pipe or by applying silicon ore powder or fine powder on the surface of the heat pipe. .
また、ヒートパイプ枝管は各々平行に配置したり、非平行に配置することができる。 Further, the heat pipe branch pipes can be arranged in parallel or non-parallel.
ヘッダー管やヒートパイプ枝管は、太陽電池パネルへの伝熱面積を広げるため、上面が平らになるように、ヘッダー管やヒートパイプ枝管の長手方向に直交する断面を略方形状、略矩形状、略三角状、略長円状、略半円状に形成するのが好ましい。なお、断面が略円形状のヘッダー管やヒートパイプ枝管を用いる場合は、上面に平板を溶接等で固着すれば、上面が平らなヘッダー管やヒートパイプ枝管を用いる場合と同様に、太陽電池パネルへの伝熱面積を広げることができる。 In order to increase the heat transfer area to the solar cell panel, the header pipe and heat pipe branch pipe have a substantially rectangular shape and a substantially rectangular cross section perpendicular to the longitudinal direction of the header pipe and heat pipe branch pipe so that the upper surface is flat. It is preferable to form in a shape, a substantially triangular shape, a substantially oval shape, and a substantially semicircular shape. In addition, when using a header tube or heat pipe branch pipe with a substantially circular cross section, if a flat plate is fixed to the upper surface by welding or the like, as with the case of using a header pipe or heat pipe branch pipe with a flat upper surface, The heat transfer area to the battery panel can be expanded.
ヘッダー管やヒートパイプ枝管は直接太陽電池パネルのバックカバーの下部へ直接配設しても良いし、間隔を空けて配設しても良い。間隔を空けて配設した場合には、ヘッダー管やヒートパイプ枝管とバックカバーとの間に空気の層が形成され、この空気の層によってヒートパイプの熱が均一に太陽電池パネル全体へと伝わり易くなる。しかし、空気の層を形成した場合、太陽電池パネルの冷却時に空気の層の低伝熱性によりヒートパイプとの熱交換が阻害されるが、ヒートパイプと太陽電池パネルとの間に伝熱性部材を配設すれば太陽電池パネルの熱を吸収できる。伝熱部材としては、伝熱板や後述する熱分散部材等と同様の材質で熱伝達率が大きく、断面が略矩形状等の支柱状或いは角棒状等のものである。 The header pipe and the heat pipe branch pipe may be directly arranged at the lower part of the back cover of the solar cell panel, or may be arranged at intervals. When arranged with a space, an air layer is formed between the header tube or the heat pipe branch tube and the back cover, and the heat layer uniformly distributes the heat pipe heat to the entire solar panel. It becomes easy to be transmitted. However, when an air layer is formed, heat exchange with the heat pipe is hindered by the low heat transfer property of the air layer when the solar cell panel is cooled, but a heat transfer member is interposed between the heat pipe and the solar cell panel. If arranged, the heat of the solar cell panel can be absorbed. The heat transfer member is made of the same material as the heat transfer plate, the heat dispersion member described later, and the like, has a large heat transfer coefficient, and has a pillar shape such as a substantially rectangular shape or a square bar shape.
この他、ヒートパイプに塗布したシリコン鉱石の粉末,微粉末を太陽電池パネルの裏面にも塗布することで、太陽電池パネルが発する遠赤外線の波長と、ヒートパイプが吸収する遠赤外線の波長とが一致して、空気の層を形成していても吸熱作用を得ることができる。太陽電池パネルが発する遠赤外線の波長とヒートパイプが吸収する遠赤外線の波長が一致あるいは近似すればシリコン鉱石以外の物質を塗布することもできる。例えば公知の遠赤外線放射塗料をもちいることができる。 In addition, by applying silicon ore powder and fine powder applied to the heat pipe to the back surface of the solar cell panel, the far infrared wavelength emitted by the solar cell panel and the far infrared wavelength absorbed by the heat pipe In agreement with this, an endothermic effect can be obtained even if an air layer is formed. If the wavelength of the far infrared ray emitted from the solar cell panel and the wavelength of the far infrared ray absorbed by the heat pipe match or approximate, a substance other than silicon ore can be applied. For example, a known far-infrared radiation paint can be used.
また、ヒートパイプをバックカバーの上部に配設することによって太陽電池パネル内部に配設することができ、この場合セルの下部にヒートパイプがあるのでセルとの熱伝達が著しく向上する。 Further, the heat pipe can be arranged inside the solar cell panel by arranging the heat pipe at the upper part of the back cover. In this case, since the heat pipe is provided at the lower part of the cell, the heat transfer with the cell is remarkably improved.
熱源管の材質としては、銅製,ステンレス製,アルミニウム製,マグネシウム製,チタン製等の金属製等や、ポリエチレン,ポリプロピレン,ABS,ポリカーボネート,ポリサルフォン,ポリエーテルエーテルケトン等の合成樹脂等が用いられる。 As a material of the heat source tube, copper, stainless steel, aluminum, magnesium, titanium, or other metal, or synthetic resin such as polyethylene, polypropylene, ABS, polycarbonate, polysulfone, or polyetheretherketone is used.
熱源管に導入してヘッダー管を加熱する熱媒体としては、地中熱で加温されて年間を通してほぼ一定の水温に保たれた井戸水,温泉水,地下水等を用いることができる。また、河川水、工場や家庭からの排水、水道水も用いることができる。また、地中熱や排水等で加温された不凍液等も用いることができる。 Well water, hot spring water, ground water, etc. that are heated by geothermal heat and maintained at a substantially constant water temperature throughout the year can be used as the heat medium that is introduced into the heat source pipe and heats the header pipe. Moreover, river water, waste water from factories and households, and tap water can also be used. Moreover, the antifreeze liquid etc. which were heated by geothermal heat, drainage, etc. can be used.
これらの地中熱や排水等の排熱を利用した熱媒体を熱源管に導入することで、熱媒体を加温するボイラやヒートポンプ等の熱源が不要になり、ランニングコスト及び電力消費を低減させることができて、太陽光発電の効率を向上させることができる。
熱源管はヘッダー管に貫設又は配設させるが、貫設させるのが好ましい。ヘッダー管に熱源管を貫設させた場合、熱媒体の熱は、熱源管の壁面を通してヒートパイプの作動流体に伝えられるが、ヘッダー管に熱源管を配設させた場合は、熱源管の壁面とヘッダー管の壁面とを通してヒートパイプの作動流体に伝熱されるので、若干の熱損失が生じるからである。
By introducing a heat medium using waste heat such as underground heat or wastewater into the heat source pipe, a heat source such as a boiler or a heat pump that heats the heat medium becomes unnecessary, reducing running costs and power consumption. And the efficiency of solar power generation can be improved.
The heat source pipe penetrates or is arranged in the header pipe, but is preferably penetrated. When the heat source pipe is penetrated through the header pipe, the heat of the heat medium is transferred to the working fluid of the heat pipe through the wall surface of the heat source pipe, but when the heat source pipe is arranged in the header pipe, the wall surface of the heat source pipe This is because heat is transferred to the working fluid of the heat pipe through the wall surface of the header pipe and some heat loss occurs.
本発明の太陽電池パネル吸放熱システムは、一般の家屋の屋根に備えられた太陽光発電システムに導入することができる。この他、太陽光発電施設の様な巨大な太陽光発電システムにも導入することが可能で、しかもヒートポンプやボイラー等の熱源を必要としないので電力等のエネルギーを消費して発電効率を下げる恐れが無い。また、太陽光追尾型の太陽光発電システムにも可動部の熱源管にゴム等の弾性素材等の変形することができる配管やフレキシブル管を用いることで対応可能である。
また、一年を通して日射量が多く気温が高い地域や、一年を通して氷と雪に閉ざされる地域等、地中熱だけでは温度調節に限界がみられる場合、ヒートポンプやボイラー等を補助熱源として利用する方法がある。この場合においても、地中熱を利用するのでヒートポンプ若しくはボイラーだけで太陽電池パネルの温度を調整する場合よりも大幅に燃料等のエネルギーの消費が少なくて済む。
The solar cell panel heat sink / heat dissipating system of the present invention can be introduced into a solar power generation system provided on a roof of a general house. In addition, it can be installed in a huge solar power generation system such as a solar power generation facility, and does not require a heat source such as a heat pump or a boiler, so it may consume energy such as electric power and reduce power generation efficiency. There is no. Moreover, it can respond also to a sunlight tracking type photovoltaic power generation system by using piping or a flexible tube which can deform | transform elastic materials, such as rubber | gum, for the heat source tube of a movable part.
Also, heat pumps and boilers can be used as an auxiliary heat source when there is a limit to temperature control with only underground heat, such as areas where the amount of solar radiation is high throughout the year and the temperature is high, or where ice and snow are closed throughout the year. There is a way to do it. Even in this case, since geothermal heat is used, the consumption of energy such as fuel can be significantly reduced as compared with the case where the temperature of the solar cell panel is adjusted only by a heat pump or a boiler.
太陽電池パネルはJIS C 8918において、その構造が(α)充てん型(β)スーパーストレート型(γ)サブストレート型の3つに分類され、各々の構造にはバックカバー,充てん剤,セル,インターコネクター,フロントカバーを有し、更にモジュール基板によって機械的強度を得ている。しかし、充てん型はフロントカバー(ガラス板)とバックカバーがモジュール基板を兼ね、スーパーストレート型はフロントカバーがモジュール基板を兼ね、サブストレート型はバックカバーがモジュール基板を兼ねて太陽電池パネルとしての機械的強度を得ている。 In JIS C 8918, solar cell panels are classified into three types: (α) filled type (β) super straight type (γ) substrate type, and each structure has a back cover, filler, cell, interface. It has a connector and a front cover, and has obtained mechanical strength from the module board. However, in the filling type, the front cover (glass plate) and the back cover also serve as the module substrate. In the super straight type, the front cover serves as the module substrate. In the substrate type, the back cover serves as the module substrate. Has gained strength.
バックカバーにはポリフッ化ビニル等の優れた耐蝕性、対候性、力学的特性を有する合成樹脂や、ガラスエポキシ樹脂やアルミニウム板等の熱伝導性が高く、優れた機械的強度が得られる合成樹脂や金属板等が用いられる。充てん剤にはエチレンビニールアセテート等の透明の樹脂が用いられ、フロントカバーには白板強化ガラス等の機械的強度に優れ、更に割れた際に飛散しないガラス板や、ポリフッ化ビニール等の光透過性に優れ、かつ対候性に優れた樹脂が用いられる。 For the back cover, synthetic resin with excellent corrosion resistance, weather resistance, mechanical properties such as polyvinyl fluoride, and high thermal conductivity such as glass epoxy resin and aluminum plate, and excellent mechanical strength can be obtained. Resin, metal plate, etc. are used. Transparent resin such as ethylene vinyl acetate is used for the filler, and the front cover is excellent in mechanical strength such as white plate tempered glass, and further is light transmissive such as glass plate that does not scatter when broken or polyvinyl fluoride And a resin excellent in weather resistance.
本発明の太陽電池パネル吸放熱システムは、これら太陽電池パネルの構造全てに共通するバックカバーの下部(背面)に直接或いは伝熱板や伝熱性部材等を介して間接的に配接することができる。
太陽電池パネルが日光にさらされると、フロントカバー,充てん剤,バックカバーが熱をおびてセルが高温になり、セルが熱暴走して発電効率が低下する。本発明の太陽電池パネル吸放熱システムはこのセルやフロントカバー,充てん剤,バックカバーの熱を、バックカバーを介してヒートパイプと授受し、太陽電池パネルの温度を下げて熱暴走を抑制して発電効率を向上させる。積雪の際にはバックカバーを介してフロントカバーまでヒートパイプの熱が伝わり、フロントカバーの上部に積もった雪が融雪される。
The solar cell panel heat sink / heat dissipating system of the present invention can be directly or indirectly attached to the lower part (back surface) of the back cover common to all the structures of these solar cell panels via a heat transfer plate or a heat transfer member. .
When the solar panel is exposed to sunlight, the front cover, the filler, and the back cover are heated and the cell becomes hot, and the cell runs out of heat and the power generation efficiency decreases. The solar panel absorption and heat dissipation system of the present invention transfers the heat of the cell, front cover, filler, and back cover to the heat pipe through the back cover, and reduces the temperature of the solar panel to suppress thermal runaway. Improve power generation efficiency. In the event of snow accumulation, heat from the heat pipe is transmitted to the front cover through the back cover, and the snow accumulated on the top of the front cover is melted.
上記太陽電池パネルはゴムや金属等からなるフレームで枠組みされているが、太陽電池パネルの底部や外周(少なくとも底部と側面)に伝熱効率の優れた金属板等を配設したり、太陽電池パネルのフレーム自体に金属等の伝熱効率の良い材質を使用して太陽電池パネルとヒートパイプとの熱交換効率を上げることもできる。 The solar cell panel is framed by a frame made of rubber, metal, or the like. However, a metal plate with excellent heat transfer efficiency is disposed on the bottom or outer periphery (at least the bottom and side surfaces) of the solar cell panel, or the solar cell panel. It is also possible to increase the heat exchange efficiency between the solar cell panel and the heat pipe by using a material having good heat transfer efficiency such as metal for the frame itself.
請求項2に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、太陽電池パネルのバックカバーの下部又は上部にヒートパイプ板が配設されている太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記ヒートパイプ板が、(a)溝を形成した平板と、(b)前記溝を閉塞して空洞を形成する閉塞板と、(c)前記空洞に封入される作動流体と、を有し、(d)前記ヒートパイプ板に熱源管が配設若しくは貫設されている構成を有している。
この構成により、以下の様な作用が得られる。
(1)ヒートパイプを板状に形成してヒートパイプ板を使用することにより、ヒートパイプ板の一部を加温・冷却すれば、ヒートパイプ板全体が急速に加温・冷却されて太陽電池パネル全体を瞬時に加温・冷却することができ、太陽電池パネルに積もった雪を融雪して太陽光の入射の阻害を防止して日中十分な発電が可能で、またセルを冷却することによってセルの熱暴走を防いで発電効率の低下を抑制することができる。
(2)ヒートパイプ板をバックカバーの上部に配設した場合には冷却エネルギーがセルの温度を調節する必要最小限のものですむので、太陽電池パネル吸放熱システムの駆動による消費エネルギーが著しく低く、発電効率を最大限引き出すことができる。
(3)太陽電池パネル内部にヒートパイプ板を配設した場合、充てん剤の熱劣化を著しく抑制することができ、太陽電池パネルの耐久性を向上させることができる。
The solar cell panel heat sink / heat dissipating system according to
With this configuration, the following operation can be obtained.
(1) By forming a heat pipe into a plate shape and using the heat pipe plate, if a part of the heat pipe plate is heated and cooled, the entire heat pipe plate is rapidly heated and cooled, so that the solar cell The entire panel can be heated and cooled instantly, the snow piled up on the solar panel can be melted to prevent the incidence of sunlight and sufficient power can be generated during the day, and the cell can be cooled. Thus, it is possible to prevent thermal runaway of the cell and suppress a decrease in power generation efficiency.
(2) When the heat pipe plate is placed on the upper part of the back cover, the cooling energy needs to be the minimum necessary to adjust the cell temperature. The power generation efficiency can be maximized.
(3) When the heat pipe plate is disposed inside the solar cell panel, the thermal deterioration of the filler can be remarkably suppressed, and the durability of the solar cell panel can be improved.
ヒートパイプ板はヒートパイプを板状に形成したもので、ヒートパイプ板の下部等のヒートパイプ板の一部に熱源管を配設すれば、ヒートパイプ板全体が瞬時に温まる。ここで、平板,閉塞板,作動流体,熱源管には請求項1のヒートパイプで使用するものと同一のものが用いられるので説明を省略する。また、ヒートパイプ板には前述したシリコン鉱石の粉末,微粉末を塗布して熱力学的特性を向上させることができる。この他、ヒートパイプと同様にヒートパイプ板内部の空洞にウィックを設けることで熱伝達の指向性をなくして動作を安定化させることもできる。 The heat pipe plate is a heat pipe formed in a plate shape, and if the heat source pipe is disposed on a part of the heat pipe plate such as the lower portion of the heat pipe plate, the entire heat pipe plate is instantly heated. Here, the flat plate, the blocking plate, the working fluid, and the heat source pipe are the same as those used in the heat pipe according to the first aspect, so that the description thereof is omitted. In addition, the above-described silicon ore powder and fine powder can be applied to the heat pipe plate to improve the thermodynamic characteristics. In addition, by providing a wick in the cavity inside the heat pipe plate as in the case of the heat pipe, it is possible to eliminate the directivity of heat transfer and stabilize the operation.
平板の溝は各々略平行となるように一本ずつ設けたり、一本の溝を蛇行させて形成することができる。 The flat grooves can be provided one by one so as to be substantially parallel to each other, or can be formed by meandering one groove.
請求項3に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項1及び2に記載の太陽電池パネルであって、前記ヒートパイプ又は前記ヒートパイプ板にシリコン鉱石の粉末,微粉末が塗布された構成を有している。
この構成により、請求項1及び2で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
(1)シリコン鉱石の粉末,微粉末をヒートパイプ及びヒートパイプ板に塗布することにより、ヒートパイプの熱伝導の指向性がなくなり、太陽電池パネルとの優れた熱交換能力を発揮することができる。
A solar cell panel heat absorption / dissipation system according to
With this configuration, in addition to the effects obtained in
(1) By applying silicon ore powder and fine powder to heat pipes and heat pipe plates, the direction of heat conduction of the heat pipes is lost, and excellent heat exchange capability with the solar cell panel can be exhibited. .
請求項4に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項1乃至3に記載の太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記ヒートパイプ又は前記ヒートパイプ板の上部に伝熱板が配設されている構成を有している。
この構成により、請求項1乃至3で得られる作用に加え、以下の様な作用が得られる。
(1)太陽電池パネル全体の温度分布を斑無く均一にして太陽電池パネル内部の各々のセルの発電力のばらつきを著しく抑制することが可能で、太陽電池パネルの温度状態を正しく把握でき、最適温度を設定し易く発電時の電力の安定性に著しく優れる。
(2)太陽電池パネルが長時間強い太陽光の照射を受けても、発生した熱がバックカバーの下部に配設された伝熱板へパネル全体の温度分布の斑が無い状態で伝わり、次に伝熱板からヒートパイプへ素早く熱が伝わり、次にヒートパイプ枝管からヘッダー管へ、ヒートパイプ枝管とヘッダー管との温度差が無い程急速に熱が伝わり、さらに熱源管内の熱媒体に熱が伝わるので太陽電池パネル全体の温度が低温で均一化され、熱暴走による発電効率の低下を防ぐことができる。
(3)太陽電池パネルに雪が積もっても、熱源管内の熱媒体の熱がヘッダー管に伝わり、ヘッダー管の熱が、ヒートパイプ枝管とヘッダー管との温度差が無い程急速にヒートパイプ枝管に伝わり、更にヒートパイプから伝熱板へ素早く伝わり、次に伝熱板がバックカバーを介して太陽電池パネル全体を温度分布に斑の無い状態で加温するので太陽電池パネルに積もった雪を融雪することができ、太陽光の入射を雪に遮られることが無い。
(4)バックカバーの上部にヒートパイプが配設され、このヒートパイプの上部に伝熱板が配設されている場合、太陽電池パネル内部を均一に加温・冷却することができ、セルの熱暴走を防ぐとともに充てん剤の熱劣化を抑制し、更に融雪することができる。
(5)伝熱板は一部に与えられた熱が速やかに全体に分散する性質を有しているので、バックカバーの上部に配設されたヒートパイプの上部に伝熱板が配設されている場合、ヒートパイプの構造が簡略化しても太陽電池パネルを均一に加温・冷却することができる。
A solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
With this configuration, in addition to the actions obtained in
(1) The temperature distribution of the entire solar panel can be made uniform and the variation in power generation of each cell inside the solar panel can be remarkably suppressed, and the temperature state of the solar panel can be accurately grasped and optimized. It is easy to set temperature and remarkably excellent in power stability during power generation.
(2) Even if the solar panel is exposed to strong sunlight for a long time, the generated heat is transferred to the heat transfer plate placed under the back cover without any unevenness in the temperature distribution of the entire panel. Heat is quickly transferred from the heat transfer plate to the heat pipe, and then the heat is transferred rapidly from the heat pipe branch pipe to the header pipe so that there is no temperature difference between the heat pipe branch pipe and the header pipe, and the heat medium in the heat source pipe Since the heat is transmitted to the solar cell panel, the temperature of the entire solar cell panel is made uniform at a low temperature, and a decrease in power generation efficiency due to thermal runaway can be prevented.
(3) Even if snow accumulates on the solar cell panel, the heat of the heat medium in the heat source pipe is transferred to the header pipe, and the heat of the header pipe is so rapid that there is no temperature difference between the heat pipe branch pipe and the header pipe. Snow is accumulated on the solar panel because it is transferred to the pipe and then quickly transferred from the heat pipe to the heat transfer plate, and then the heat transfer plate heats the entire solar panel through the back cover with no unevenness in the temperature distribution. The snow can be melted and the incident sunlight is not blocked by the snow.
(4) When a heat pipe is arranged on the upper part of the back cover and a heat transfer plate is arranged on the upper part of the heat pipe, the inside of the solar cell panel can be uniformly heated and cooled. It can prevent thermal runaway and suppress thermal deterioration of the filler, and can further melt snow.
(5) Since the heat transfer plate has the property that the heat given to a part is quickly dispersed throughout, the heat transfer plate is disposed above the heat pipe disposed above the back cover. In this case, the solar cell panel can be uniformly heated and cooled even if the structure of the heat pipe is simplified.
伝熱板としては伝熱率の高い銅等の金属板や、遠赤外線放射板を用いることができる。
遠赤外線放射板としては石油コークス等を原料とした人造黒鉛材料等の炭素材料、炭素繊維、麦飯石や天照石等の天然鉱物、炭素材料や天然鉱物、炭素繊維等と合成樹脂材料とを複合した複合材料等で板状に形成したものや、これらの板材の表面あるいは金属製等の板材の表面に、アルミナ,シリカ,ジルコニア,チタニア,マグネシアやこれらの複合酸化物、窒化ケイ素,炭化珪素等のセラミックス、ケイ素、炭化物、シリコン鉱石の粉末,微粉末を含有した塗膜、溶射膜等が形成されたものを用いることができる。また、アルミナ,シリカ,ジルコニア,チタニア,マグネシアやこれらの複合酸化物、窒化ケイ素,炭化珪素等のセラミックス、ケイ素、炭化物で板状に形成されたものを用いることもできる。
As the heat transfer plate, a metal plate such as copper having a high heat transfer rate or a far infrared radiation plate can be used.
As far-infrared radiation plates, carbon materials such as artificial graphite materials made from petroleum coke, etc., natural minerals such as carbon fiber, barley stone and amatite, carbon materials and natural minerals, carbon fibers and synthetic resin materials Composite, composite materials, etc. that are formed into a plate shape, the surface of these plates, or the surface of plates made of metal, etc., alumina, silica, zirconia, titania, magnesia and their composite oxides, silicon nitride, silicon carbide Such as ceramics such as silicon, carbide, silicon ore powder, coating film containing fine powder, sprayed film or the like can be used. Further, alumina, silica, zirconia, titania, magnesia, composite oxides thereof, ceramics such as silicon nitride and silicon carbide, silicon, and carbides formed in a plate shape can also be used.
遠赤外線放射板は、熱伝導性に優れ、遠赤外線放射板の一部が暖められると直ちに全体に熱が分散されて遠赤外線を放射し得るもので、この特性を活かして太陽電池パネル全体を温度分布に斑の無い状態で吸放熱可能となる。
遠赤外線放射板は、赤外線吸収波長2.5〜7μm領域の遠赤外線放射率50%以上、熱伝導率0.2W/m・K以上、比熱2100J/kg・K以下という特性を満足するものが好適に用いられる。良好な融雪性を発現させるためである。なお、遠赤外線放射率は、分光放射率を測定することによって求められる。また、比熱は、レーザフラッシュ法によって求められる。熱伝導率は、レーザフラッシュ法によって求められた熱拡散率、比熱及び遠赤外線放射板の密度から求められる。
遠赤外線放射率は、水の吸収波長、特に2.66μm、2.73μm、6.27μmにおいて50%以上好ましくは80%以上であるものが特に好ましい。水分子の振動が遠赤外線によって励起され融雪性が増大するからである。
熱伝導率は、0.2W/m・K以上好ましくは0.5W/m・K以上であるものが好適であるが、その理由は、0.2W/m・Kより低くなると、ヒートパイプや熱源管から供給される熱エネルギーの損失が大きくなり、遠赤外線放射板による融雪効果が低下するからである。
比熱が2100J/kg・Kを超えると、遠赤外線放射板の蓄熱量が多く熱移動に時間を要し融雪効果が低下するため好ましくない。
The far-infrared radiation plate is excellent in thermal conductivity, and as soon as a part of the far-infrared radiation plate is warmed, heat can be dispersed throughout and radiate far-infrared rays. It is possible to absorb and dissipate heat with no temperature distribution.
The far-infrared radiation plate satisfies the characteristics that the far-infrared emissivity in the infrared absorption wavelength range of 2.5 to 7 μm is 50% or more, the thermal conductivity is 0.2 W / m · K or more, and the specific heat is 2100 J / kg · K or less. Preferably used. This is to develop a good snow melting property. In addition, a far-infrared emissivity is calculated | required by measuring a spectral emissivity. The specific heat is determined by a laser flash method. The thermal conductivity is obtained from the thermal diffusivity, specific heat and far infrared radiation plate density obtained by the laser flash method.
The far-infrared emissivity is particularly preferably 50% or more, preferably 80% or more at the absorption wavelength of water, particularly 2.66 μm, 2.73 μm, and 6.27 μm. This is because the vibration of water molecules is excited by far-infrared rays and snow melting properties increase.
The thermal conductivity is preferably 0.2 W / m · K or more, preferably 0.5 W / m · K or more. The reason is that when the heat conductivity is lower than 0.2 W / m · K, This is because the loss of heat energy supplied from the heat source tube increases, and the snow melting effect by the far-infrared radiation plate decreases.
If the specific heat exceeds 2100 J / kg · K, the far-infrared radiation plate has a large amount of heat storage, and it takes time for heat transfer and the snow melting effect is reduced, which is not preferable.
伝熱板をバックカバーの下部へ配設する方法としては、バックカバーの下部全体に伝熱板を直接配設しても良いし、伝熱板とバックカバーとの間に空気の層が形成される様に間隔をあけてバックカバーの下部の全体に伝熱板を配設しても良い。また、伝熱板と太陽電池パネルとの間に空気の層を形成する様に間隔をあけてバックカバーの下部の一部分に伝熱板を配設しても良い。
伝熱板を直接バックカバーの下部に直接配設した場合は伝熱板が太陽電池パネルへ直接放熱するが、空気の層を伝熱板とバックカバーとの間に形成した場合は、伝熱板と太陽電池パネルとの熱交換はいったん空気の層を介して行われる。伝熱板は空気への放熱性に優れ、空気は熱を全体へ均一に拡散する特性があるので、伝熱板と空気とを組み合わせることで、伝熱板がバックカバーの下部の一部分のみに配設されていたとしても、太陽電池パネル全体を十分に暖めることができる。
As a method of disposing the heat transfer plate at the lower part of the back cover, the heat transfer plate may be disposed directly on the entire lower part of the back cover, or an air layer is formed between the heat transfer plate and the back cover. As described above, a heat transfer plate may be disposed on the entire lower portion of the back cover with an interval therebetween. Moreover, you may arrange | position a heat exchanger plate in a part of lower part of a back cover at intervals so that an air layer may be formed between a heat exchanger plate and a solar cell panel.
When the heat transfer plate is placed directly under the back cover, the heat transfer plate directly radiates heat to the solar panel, but when an air layer is formed between the heat transfer plate and the back cover, the heat transfer plate The heat exchange between the plate and the solar cell panel is performed once through an air layer. The heat transfer plate is excellent in heat dissipation to the air, and air has the property of uniformly diffusing heat to the whole, so by combining the heat transfer plate and air, the heat transfer plate is only on a part of the lower part of the back cover. Even if it is disposed, the entire solar cell panel can be sufficiently warmed.
しかし、太陽電池パネルを吸熱する際は、空気の低伝熱性により、太陽電池パネルの温度を伝熱板へ効果的に伝えることが難しいため、バックカバーと伝熱板との間に前述の伝熱性部材を配設して太陽電池パネルの熱を吸収する。この他、伝熱板が発する遠赤外線の波長と同一あるいは近似する波長の遠赤外線を発する物質を塗布すれば、太陽電池パネルの熱が原因で発生する遠赤外線を効率よく吸収して太陽電池パネルの熱を下げることができる。例えば、伝熱板と太陽電池パネル下部にシリコン鉱石の粉末,微粉末を塗布すればたとえ空気の層が断熱性を有していたとしても太陽電池パネルが発する遠赤外線を効率よく吸収することにより、太陽電池パネル全体の熱を伝熱板が吸熱することができる。この他公知の遠赤外線放射塗料を用いることもできる。 However, when the solar cell panel absorbs heat, it is difficult to effectively transmit the temperature of the solar cell panel to the heat transfer plate due to the low heat transfer property of the air. A thermal member is disposed to absorb the heat of the solar cell panel. In addition, if a material that emits far-infrared rays having the same or approximate wavelength as that of the far-infrared rays emitted by the heat transfer plate is applied, the far-infrared rays generated due to the heat of the solar cell panel can be efficiently absorbed and the solar cell panel Can reduce the heat. For example, if silicon ore powder or fine powder is applied to the heat transfer plate and the lower part of the solar cell panel, even if the air layer has heat insulation, it effectively absorbs far infrared rays emitted by the solar cell panel. The heat transfer plate can absorb the heat of the entire solar cell panel. Other known far-infrared radiation paints can also be used.
バックカバーの上部に配設されたヒートパイプの上部に伝熱板を配設すると、セルの熱は一端伝熱板を介してヒートパイプに伝わる。伝熱板は一部に与えられた熱を速やかに全体に分散するので、ヒートパイプとの伝熱効率を向上することができ、このためヒートパイプの構造を簡略化することができる。 When a heat transfer plate is disposed on the upper portion of the heat pipe disposed on the upper portion of the back cover, the heat of the cell is transmitted to the heat pipe through the heat transfer plate at one end. Since the heat transfer plate quickly disperses the heat given to a part of the heat transfer plate, the heat transfer efficiency with the heat pipe can be improved, and thus the structure of the heat pipe can be simplified.
請求項5に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項1乃至3に記載の太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記バックカバーが伝熱板からなり、前記伝熱板の下部に前記ヒートパイプ又はヒートパイプ板が配接された構成を有している。
この構成により、請求項1乃至3で得られる作用に加え、以下の様な作用が得られる。
(1)バックカバーとして伝熱板を用いることで太陽電池パネル内部の温度斑がない状態で加温・冷却が可能で、太陽電池パネルの発電効率を向上させ、更に最適温度を設定し易いので発電効率を常に最良の状態で安定化することができる。
(2)バックカバーとして伝熱板を用いることでヒートパイプとの熱交換効率が向上し、セルの熱暴走を著しく抑制し、更に優れた融雪能力を確保することができる。
The solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
With this configuration, in addition to the actions obtained in
(1) By using a heat transfer plate as a back cover, it is possible to heat and cool the solar cell panel without temperature spots, and to improve the power generation efficiency of the solar cell panel and to set the optimum temperature more easily. The power generation efficiency can always be stabilized in the best condition.
(2) By using a heat transfer plate as the back cover, the heat exchange efficiency with the heat pipe is improved, the thermal runaway of the cell is remarkably suppressed, and further excellent snow melting ability can be secured.
請求項6に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項1乃至5の内いずれか一項に記載の太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記ヘッダー管及び前記ヒートパイプ枝管の長手方向に直交する断面が略矩形状、略方形状、略三角状、略長円状、略半円状の内のいずれかに形成され上面が平坦で幅広に形成されている構成を有している。
この構成により、請求項1乃至5の内いずれか一項で得られる作用に加え、以下の様な作用が得られる。
(1)ヘッダー管及びヒートパイプ枝管の断面が略矩形状、略方形状、略三角状、略長円状、略半円状の内のいずれかに形成され上面(伝熱面)が平坦で幅広に形成されているので、ヘッダー管とヒートパイプ枝管の太陽電池パネル若しくは伝熱板との伝熱面を大きくすることができ、太陽電池パネルとの熱伝達効率を高めることができる。
The solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
With this configuration, in addition to the action obtained in any one of
(1) The cross section of the header pipe and the heat pipe branch pipe is formed in any one of a substantially rectangular shape, a substantially rectangular shape, a substantially triangular shape, a substantially oval shape, and a substantially semicircular shape, and the upper surface (heat transfer surface) is flat. Therefore, the heat transfer surface between the header tube and the solar cell panel or heat transfer plate of the heat pipe branch tube can be increased, and the heat transfer efficiency with the solar cell panel can be increased.
ここで、ヘッダー管及びヒートパイプ枝管の長手方向に直交する断面を略矩形状又は略方形状にすると、ヘッダー管とヒートパイプ枝管の外周の4面を平らにすることができるので、ヒートパイプの熱を伝えるアルミニウム製等で形成された熱分散部材をヒートパイプ枝管の間に嵌め込む場合、熱分散部材の側面とヒートパイプ枝管の側壁とを面接触させて接触面積を広くすることができ、熱分散部材との熱交換効率を高めることができる。また、ヘッダー管及びヒートパイプ枝管の底面も平らに形成されるので、太陽光発電システムに安定に設置することができ施工性に優れ好ましい。 Here, if the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the header pipe and the heat pipe branch pipe is made into a substantially rectangular shape or a substantially rectangular shape, the four outer peripheral surfaces of the header pipe and the heat pipe branch pipe can be flattened. When a heat dispersion member made of aluminum or the like that conveys heat from the pipe is fitted between the heat pipe branch pipes, the side surface of the heat distribution member and the side wall of the heat pipe branch pipe are brought into surface contact to widen the contact area. The heat exchange efficiency with the heat dispersion member can be increased. Moreover, since the bottom face of the header pipe and the heat pipe branch pipe is also formed flat, it can be stably installed in the solar power generation system, and is excellent in workability and preferable.
また、ヒートパイプ枝管の各々の両端部が、間隔をあけて配設された2本のヘッダー管の各々に連通した構成にすることができる。この場合、ヘッダー管の熱源管に熱媒体を流してヘッダー管に熱を伝えると、ヘッダー管内の作動流体の蒸発とヒートパイプ枝管での凝縮に伴う潜熱の授受により熱を放出するが、この熱の授受が2本のヘッダー管の各々で行われるので、ヒートパイプの温度斑をさらに少なくすることができ、太陽電池パネル全体を均一に温度分布に斑の無い状態で温度一定にすることができる。 Moreover, it can be set as the structure which the both ends of each of the heat pipe branch pipe connected to each of the two header pipes arrange | positioned at intervals. In this case, if a heat medium is passed through the heat source pipe of the header pipe to transfer the heat to the header pipe, the heat is released by the transfer of latent heat accompanying the evaporation of the working fluid in the header pipe and the condensation in the heat pipe branch pipe. Since heat transfer is performed in each of the two header tubes, the temperature variation of the heat pipe can be further reduced, and the temperature of the entire solar cell panel can be made uniform with no unevenness in the temperature distribution. it can.
請求項7に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項1乃至6の内いずれか一項に記載の太陽電池パネル吸放熱システムであって、上面が前記ヒートパイプ枝管及び前記ヘッダー管の上面と面一乃至はわずかに低く形成され、前記ヒートパイプ枝管の間に配設された熱分散部材を備えている構成を有している。
この構成により、請求項1乃至6の内いずれか一項で得られる作用に加え、以下の様な作用が得られる。
(1)上面がヒートパイプ枝管及びヘッダー管の上面と面一乃至はわずかに低く形成され、ヒートパイプ枝管の間に熱分散部材が配設されているので、ヒートパイプ枝管及びヘッダー管を介して熱分散部材の上面全体で太陽電池パネル又はセル若しくは伝熱板へ確実に熱伝達させることができる。
(2)熱分散部材の側面とヒートパイプ枝管やヘッダー管の側壁とを接触させ、ヒートパイプの熱を熱分散部材に伝えて吸放熱面積を広くすることができ、太陽電池パネル全体や太陽電池パネル内部の各々のセルの温度斑を小さくすることができる。
(3)ヒートパイプ枝管及びヘッダー管の上面と熱分散部材の上面とが略面一に形成されるので、ヒートパイプと熱分散部材とを面状のパネルのように取り扱うことができ、太陽電池パネルをヒートパイプと熱分散部材の全面で支持できるので、雪の重みで太陽電池パネルが変形したり割れたりするのを防止できる。
A solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
With this configuration, in addition to the action obtained in any one of
(1) Since the upper surface is formed to be flush with or slightly lower than the upper surfaces of the heat pipe branch pipe and the header pipe, and the heat dispersion member is disposed between the heat pipe branch pipes, the heat pipe branch pipe and the header pipe Thus, heat can be reliably transferred to the solar cell panel, cell, or heat transfer plate over the entire upper surface of the heat dispersion member.
(2) The side surface of the heat dispersion member and the side wall of the heat pipe branch pipe or header pipe can be brought into contact with each other to transfer heat from the heat pipe to the heat dispersion member to widen the heat absorbing / dissipating area. The temperature spot of each cell inside the battery panel can be reduced.
(3) Since the top surfaces of the heat pipe branch and header tubes and the top surface of the heat dissipating member are substantially flush, the heat pipe and the heat dissipating member can be handled like a planar panel, Since the battery panel can be supported by the entire surface of the heat pipe and the heat dispersion member, the solar battery panel can be prevented from being deformed or cracked by the weight of snow.
ここで、熱分散部材としては、銅製,ステンレス製,アルミニウム製,マグネシウム製,チタン製等の金属製、モルタル,コンクリート等の無機材料製等で形成されたものが用いられる。特に、銅製,ステンレス製,アルミニウム製,マグネシウム製,チタン製等の金属製で形成されたものや更にシリコン鉱石を粉末,微粉末にして塗布したものが、熱伝導率が大きく好適である。 Here, as the heat dispersion member, one made of copper, stainless steel, aluminum, magnesium, titanium, or other metal, or mortar, concrete, or other inorganic material is used. In particular, those made of metal such as copper, stainless steel, aluminum, magnesium, titanium, etc., and those coated with silicon ore as powder or fine powder are preferable because of their high thermal conductivity.
熱分散部材は、上面がヒートパイプ枝管及びヘッダー管の上面と面一乃至はわずかに低く形成されるが、具体的には、熱分散部材の上面の高さとヒートパイプ枝管及びヘッダー管の上面の高さとの差は、0〜1mm好ましくは0〜0.5mmであるのが好適である。高さの差が0.5mmより大きくなるにつれ、ヒートパイプ枝管及びヘッダー管と熱分散部材の段差のために雪の重みで太陽電池パネルがヒートパイプ枝管やヘッダー管のエッジ部分で変形したり穴が開き易くなる傾向がみられる。1mmより大きくなるとこの傾向が著しくなるため、特に好ましくない。 The heat dispersion member is formed so that the upper surface thereof is flush with or slightly lower than the upper surfaces of the heat pipe branch pipe and the header pipe. Specifically, the upper surface of the heat dispersion member and the heat pipe branch pipe and the header pipe The difference from the height of the upper surface is 0 to 1 mm, preferably 0 to 0.5 mm. As the height difference becomes larger than 0.5 mm, the solar panel deforms at the edge of the heat pipe branch pipe and header pipe due to the weight of snow due to the step between the heat pipe branch pipe and header pipe and the heat dispersion member. There is a tendency for the holes to open easily. Since this tendency will become remarkable when it becomes larger than 1 mm, it is not especially preferable.
請求項8に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項1乃至7の内いずれか一項に記載の太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記ヒートパイプと、前記熱源管に接続され地盤中に形成した孔部から集熱した不凍液を循環させるループ配管と、を備えている構成を有している。
この構成により、請求項1乃至7の内いずれか一項で得られる作用に加え、以下の様な作用が得られる。
(1)地下約10〜50m程度の年間を通じて約15〜17℃前後と安定した温度の地中熱で不凍液の温度を13℃程度に一定化し、この不凍液を熱源管に循環させるので、ヒートパイプや太陽電池パネルの温度を一定化して太陽電池パネルの冷却や積雪した雪の融雪に利用でき、熱媒体の不凍液を加熱又は冷却するための特別なエネルギーを必要とせず安全で省エネルギー性に優れる。
(2)年間を通して地中熱の温度が安定してるので、太陽電池パネルの経時的な温度変化が無く、発電効率が経時的に安定化して発電時の電力が著しく安定する。
(3)降雪時にはヒートポンプの様に大量の電力を消費し続けながら太陽電池パネルを冷却したり加温して融雪する必要がなく、地中熱の安定した熱源を利用することでポンプを駆動するだけの僅かな電力だけで太陽電池パネルの冷却と融雪を簡単に行える。
(4)地中熱が安定した温度を保っているので不凍液を循環させるポンプが停止した場合でも、不凍液が熱源管等の内部で凍結するのを防止することができる。
(5)日射量の多い時期には太陽電池パネルの熱を地中熱として地下に熱貯蔵し、冬期には融雪するための熱源として熱貯蔵した熱を再利用することができ、ヒートポンプ等の大量の電力を消費する熱源が必要ないので、省エネルギー性に優れる。
The solar cell panel heat absorption / dissipation system according to
With this configuration, in addition to the action obtained in any one of
(1) Since the temperature of the antifreeze is kept constant at about 13 ° C with geothermal heat at a stable temperature of about 15-17 ° C throughout the year about 10-50m underground, this antifreeze is circulated through the heat source pipe. In addition, the temperature of the solar cell panel can be made constant and used for cooling the solar cell panel and melting snow with accumulated snow, and does not require special energy for heating or cooling the antifreeze liquid of the heat medium, and is excellent in safety and energy saving.
(2) Since the temperature of geothermal heat is stable throughout the year, there is no change in temperature of the solar panel over time, power generation efficiency is stabilized over time, and power during power generation is remarkably stabilized.
(3) During snowfall, there is no need to cool or heat solar panels while melting a large amount of power like a heat pump, and it is not necessary to melt snow, and the pump is driven by using a stable heat source of underground heat. The solar panel can be easily cooled and melted with a small amount of electricity.
(4) Since the geothermal heat maintains a stable temperature, it is possible to prevent the antifreeze liquid from freezing inside the heat source pipe or the like even when the pump for circulating the antifreeze liquid is stopped.
(5) The solar panel heat can be stored underground as a heat source during periods of high solar radiation, and the stored heat can be reused as a heat source for melting snow in winter. Since a heat source that consumes a large amount of electric power is not required, it is excellent in energy saving.
ここで、地盤中に形成した孔部から集熱するには種々の地中採熱素子を用いることができ、例えば、地下10〜50m程度まで打ち込んだケーシング内に熱媒体を満たしたパイプを配設したボアホールや、螺旋状等のパイプ等で形成された地中熱交換器を用いることができる。ボアホールは二重管タイプ、U字管タイプ等の従来地中熱を採集するために使用されてきたいずれも用いることができる。 Here, various underground heat collecting elements can be used to collect heat from the hole formed in the ground. For example, a pipe filled with a heat medium is arranged in a casing driven to about 10 to 50 m underground. It is possible to use an underground heat exchanger formed by a bore hole, a spiral pipe, or the like. As the borehole, any of those conventionally used for collecting geothermal heat, such as a double pipe type and a U-shaped pipe type, can be used.
地中熱は年間を通して温度が安定しており、更に地中では熱が年間50cm程度しか分散しないために蓄熱性が高く、夏場の熱を地中に貯めておいて冬場に再利用することができる。こうすることで、ヒートポンプやボイラー等を使用しなくても吸熱源若しくは放熱源として十分利用することができ、省エネルギー性に優れる。また、地中熱としては土中の熱だけではなく、地下水や井戸の水等も地熱により温度が安定しており、十分に利用することができる。 The temperature of geothermal heat is stable throughout the year, and since heat is dispersed only about 50 cm per year in the ground, heat storage is high, and heat in the summer can be stored underground and reused in the winter. it can. By doing so, it can be sufficiently used as a heat absorption source or a heat radiation source without using a heat pump or a boiler, and is excellent in energy saving. As geothermal heat, not only the heat in the soil but also the groundwater and well water are stabilized by the geothermal heat, and can be fully utilized.
ボアホール内のパイプや地中熱交換器と熱源管とを、断熱材で被覆された往管及び返送管で接続しループ配管を形成することができる。ループ配管に簡単なポンプを配設したとき、少ない揚程で不凍液を容易にボアホールから太陽電池パネル吸放熱システムまで循環させることができる。 The pipe in the borehole or the underground heat exchanger and the heat source pipe can be connected by the forward pipe and the return pipe covered with the heat insulating material to form a loop pipe. When a simple pump is installed in the loop piping, the antifreeze can be easily circulated from the borehole to the solar panel heat absorption / radiation system with a small head.
熱源管には熱媒体として、エチレングリコール,プロピレングリコール,酢酸カリウム水溶液等の不凍液や界面活性剤を含有する水が循環される。
界面活性剤を含有する水を用いた場合、乱流が軽減されて熱交換能力は下がるが、熱源管内と液体との間の摩擦が軽減され、流量が2〜3割程度向上する。流量の向上による熱交換能力の向上は、乱流による熱交換能力の向上よりも大きなものとなるので、界面活性剤を使用することにより更に熱交換能力を向上させることができる。
In the heat source tube, water containing an antifreeze such as ethylene glycol, propylene glycol, or potassium acetate aqueous solution or a surfactant is circulated as a heat medium.
When water containing a surfactant is used, the turbulent flow is reduced and the heat exchange capacity is lowered, but the friction between the heat source pipe and the liquid is reduced, and the flow rate is improved by about 20 to 30%. Since the improvement of the heat exchange capability by the improvement of the flow rate is greater than the improvement of the heat exchange capability by the turbulent flow, the heat exchange capability can be further improved by using a surfactant.
請求項9に記載の太陽電池パネル吸放熱システムは、請求項8に記載の太陽電池パネル吸放熱システムであって、前記ループ配管に密閉式の膨張タンクが接続されている構成を有している。
この構成により、請求項8で得られる作用に加え、以下の様な作用が得られる。
(1)膨張タンクがループ配管内に充填された不凍液の熱膨張・収縮に伴う容積変化を緩衝するので、ループ配管内が不凍液で満たされるため、簡単なポンプを配設して少ない揚程で不凍液を太陽電池パネル吸放熱システムまで循環することができる。
The solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
With this configuration, in addition to the operation obtained in the eighth aspect, the following operation can be obtained.
(1) Since the expansion tank buffers the volume change caused by the thermal expansion / contraction of the antifreeze liquid filled in the loop pipe, the loop pipe is filled with the antifreeze liquid. Can be circulated to the solar panel heat absorption / dissipation system.
以上の様に構成された本発明の太陽電池パネル吸放熱システムによれば、以下の様な効果が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、以下の様な効果を有する。
(1)わずかな温度差があればヘッダー管とヒートパイプ枝管との間を多量の熱が短時間で移動することができ、ヘッダー管とヒートパイプ枝管との温度差をほとんどゼロにすることができるので、太陽電池パネル全体の温度斑を解消して発電効率を安定化するとともに、太陽電池パネルの吸放熱に優れ、熱暴走を抑え、更に融雪することが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(2)太陽電池パネルに降った雪を、積もると直ちにヒートパイプ枝管とヘッダー管の熱で融かして除去することができ、除雪性に著しく優れ、積雪による太陽光の入射阻害を防ぎ、より持続的で安定した太陽光発電が可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(3)太陽電池パネルの温度が上昇した場合、直ちにヒートパイプ枝管とヘーッダー管が吸熱し、太陽電池パネルを冷却してセルの発電効率低下を抑制することができる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(4)ヘッダー管から複数のヒートパイプ枝管を分岐させているので、ヘッダー管に貫設又は添設された熱源管の長さも短くすることができ、太陽電池パネルに配設される熱源管の経路が短くなり管摩擦抵抗が小さくなるので、熱媒体を送るポンプは出力の小さなもので済み、ポンプの駆動はわずかなエネルギーで済みランニングコストが小さく、かつポンプの消費電力自体が極めて少ないので、ヒートポンプ等の熱源の駆動による大量の電力消費で太陽光発電効率を低下させる恐れのない太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(5)熱源として地中熱を利用した場合、夏期には太陽電池パネルの温度を地中に蓄え、冬期には地中に蓄えた熱を利用して融雪することができる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(6)ヒートパイプをバックカバーの上部に配設した場合には冷却エネルギーがセルの温度を調節する必要最小限のものですむので、太陽電池パネル吸放熱システムの駆動による消費エネルギーが著しく低く、太陽電池パネルの発電効率を最大限引き出すことが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(7)太陽電池パネル内部にヒートパイプを配設した場合、充てん剤の熱劣化を著しく抑制することができ、太陽電池パネルの耐久性を向上させる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to the solar cell panel heat absorbing / dissipating system of the present invention configured as described above, the following effects can be obtained.
According to invention of
(1) If there is a slight temperature difference, a large amount of heat can move between the header pipe and the heat pipe branch pipe in a short time, and the temperature difference between the header pipe and the heat pipe branch pipe becomes almost zero. As a result, the temperature variation of the entire solar panel can be eliminated to stabilize the power generation efficiency, the solar panel can absorb and dissipate heat, suppress thermal runaway, and further melt snow. A system can be provided.
(2) Snow that has fallen on the solar panel can be melted and removed immediately with heat from the heat pipe branch pipe and header pipe, and it has excellent snow removal performance and prevents the incidence of sunlight from being blocked by snow. It is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system capable of more sustainable and stable solar power generation.
(3) When the temperature of the solar cell panel rises, the heat pipe branch tube and the header tube immediately absorb heat, and the solar cell panel heat absorption / dissipation system that can cool the solar cell panel and suppress the reduction in power generation efficiency of the cell. Can be provided.
(4) Since a plurality of heat pipe branch pipes are branched from the header pipe, the length of the heat source pipe penetrating or attached to the header pipe can be shortened, and the heat source pipe disposed in the solar cell panel Since the path of the pipe becomes shorter and the pipe friction resistance becomes smaller, the pump that sends the heat medium needs only a small output, the pump drive requires little energy, the running cost is low, and the power consumption of the pump itself is extremely low In addition, it is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system that does not cause a decrease in photovoltaic power generation efficiency due to a large amount of power consumed by driving a heat source such as a heat pump.
(5) When underground heat is used as a heat source, the solar panel absorption and release heat that can store the temperature of the solar panel in the ground in the summer and melt snow using the heat stored in the ground in the winter A system can be provided.
(6) When the heat pipe is installed on the upper part of the back cover, the cooling energy needs to be the minimum necessary to adjust the cell temperature. It is possible to provide a solar cell panel heat absorbing / dissipating system capable of maximizing the power generation efficiency of the solar cell panel.
(7) When a heat pipe is disposed inside the solar cell panel, the thermal deterioration of the filler can be remarkably suppressed, and a solar cell panel heat absorption / dissipation system that improves the durability of the solar cell panel can be provided. .
請求項2に記載の発明によれば、以下の様な効果を有する。
(1)ヒートパイプを板状に形成したヒートパイプ板を使用することにより、ヒートパイプ板の一部を加温・冷却すれば、ヒートパイプ板全体が急速に加温・冷却されて太陽電池パネル全体を瞬時に加温・冷却することができ、太陽電池パネルに積もった雪を融雪して太陽光の入射の阻害を防止して日中十分な発電が可能で、またセルを冷却することによってセルの熱暴走を防いで発電効率の低下を抑制する太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(2)ヒートパイプ板をバックカバーの上部に配設した場合には冷却エネルギーがセルの温度を調節する必要最小限のものですむので、太陽電池パネル吸放熱システムの駆動による消費エネルギーが著しく低く、発電効率を最大限引き出すことが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(3)太陽電池パネル内部にヒートパイプ板を配設した場合、充てん剤の熱劣化を著しく抑制することができ、太陽電池パネルの耐久性を向上させる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(2)熱源として地中熱を利用した場合、夏期には太陽電池パネルの温度を地中に蓄え、冬期には地中に蓄えた熱を利用して融雪することができる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to invention of
(1) By using a heat pipe plate in which a heat pipe is formed in a plate shape, if a part of the heat pipe plate is heated and cooled, the entire heat pipe plate is rapidly heated and cooled, so that the solar cell panel The entire system can be heated and cooled instantly, and the snow piled up on the solar panel can be melted to prevent the incidence of sunlight and sufficient power can be generated during the day. It is possible to provide a solar panel heat absorption / dissipation system that prevents thermal runaway of cells and suppresses a decrease in power generation efficiency.
(2) When the heat pipe plate is placed on the upper part of the back cover, the cooling energy needs to be the minimum necessary to adjust the cell temperature. In addition, it is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system that can maximize power generation efficiency.
(3) When a heat pipe plate is disposed inside a solar cell panel, it is possible to remarkably suppress the thermal deterioration of the filler, and to provide a solar cell panel heat absorption / dissipation system that improves the durability of the solar cell panel. it can.
(2) When geothermal heat is used as a heat source, solar panel absorption and heat dissipation that can store the temperature of the solar panel in the ground in the summer and melt snow using the heat stored in the ground in the winter A system can be provided.
請求項3に記載の発明によれば、請求項1及び2の効果に加え以下の様な効果を有する。
(1)シリコン鉱石の粉末,微粉末をヒートパイプ及びヒートパイプ板に塗布することにより、ヒートパイプの熱伝導の指向性がなくなり、太陽電池パネルとの優れた熱交換能力を有する太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to invention of
(1) By applying silicon ore powder or fine powder to the heat pipe and heat pipe plate, the heat conduction direction of the heat pipe is lost, and the solar cell panel has excellent heat exchange capability with the solar cell panel. A heat dissipation system can be provided.
請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至3の効果に加え以下の様な効果を有する。
(1)太陽電池パネルが長時間強い太陽光の照射を受けても、発生した熱がバックカバーの下部に配設された伝熱板へパネル全体の温度分布の斑が無い状態で伝わり、次に伝熱板からヒートパイプへ素早く熱が伝わり、次にヒートパイプ枝管からヘッダー管へ、ヒートパイプ枝管とヘッダー管との温度差が無い程急速に熱が伝わり、さらに熱源管内の熱媒体に熱が伝わるので太陽電池パネル全体の温度が低温で均一化され、熱暴走による発電効率の低下を防ぐことができ、更に太陽電池パネル内の各々のセルの温度が一定となって経時的にも温度を安定化することができるので、太陽電池パネルの発電力を著しく安定化することが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(2)太陽電池パネルに雪が積もっても、熱源管内の熱媒体の熱がヘッダー管に伝わり、ヘッダー管の熱が、ヒートパイプ枝管とヘッダー管との温度差が無い程急速にヒートパイプ枝管に伝わり、更にヒートパイプから伝熱板へ素早く伝わり、次に伝熱板がバックシートを介して太陽電池パネル全体を加温するので太陽電池パネルに積もった雪を融雪することができ、太陽光の入射を雪に遮られることが無いのでより持続的な発電が可能で、また太陽電池パネル全体の温度分布に斑が無いので太陽電池パネルの温度状態を正しく把握でき、最適温度を設定し易く、発電力を著しく安定化することが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(4)バックカバーの上部にヒートパイプが配設され、このヒートパイプの上部に伝熱板が配設されている場合、太陽電池パネル内部を均一に加温・冷却することができ、セルの熱暴走を防ぐとともに充てん剤の熱劣化を抑制し、更に融雪が可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(5)伝熱板は一部に与えられた熱が速やかに全体に分散する性質を有しているので、バックカバーの上部に配設されたヒートパイプの上部に伝熱板が配設されている場合、ヒートパイプの構造が簡略化しても太陽電池パネルを均一に加温・冷却可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to invention of
(1) Even if the solar panel is exposed to strong sunlight for a long time, the generated heat is transferred to the heat transfer plate arranged under the back cover without any unevenness in the temperature distribution of the entire panel. Heat is quickly transferred from the heat transfer plate to the heat pipe, and then the heat is transferred rapidly from the heat pipe branch pipe to the header pipe so that there is no temperature difference between the heat pipe branch pipe and the header pipe, and the heat medium in the heat source pipe Since the heat is transmitted to the solar panel, the temperature of the entire solar panel is made uniform at a low temperature, and it is possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to thermal runaway, and furthermore, the temperature of each cell in the solar panel becomes constant over time. Since the temperature can be stabilized, it is possible to provide a solar cell panel heat absorption / dissipation system capable of remarkably stabilizing the power generation of the solar cell panel.
(2) Even if snow accumulates on the solar cell panel, the heat of the heat medium in the heat source pipe is transferred to the header pipe, and the heat of the header pipe is so rapid that there is no temperature difference between the heat pipe branch pipe and the header pipe. It is transmitted to the pipe, and further quickly transferred from the heat pipe to the heat transfer plate, and then the heat transfer plate heats the entire solar cell panel through the back sheet, so that the snow accumulated on the solar cell panel can be melted, Since the incident of light is not blocked by snow, more sustainable power generation is possible, and since there is no unevenness in the temperature distribution of the entire solar panel, the temperature state of the solar panel can be accurately grasped and the optimum temperature is set. It is easy to provide a solar cell panel heat absorption / dissipation system capable of remarkably stabilizing power generation.
(4) When a heat pipe is arranged on the upper part of the back cover and a heat transfer plate is arranged on the upper part of the heat pipe, the inside of the solar cell panel can be uniformly heated and cooled. It is possible to provide a solar panel absorption and radiation system capable of preventing thermal runaway and suppressing thermal deterioration of the filler and further capable of melting snow.
(5) Since the heat transfer plate has the property that the heat given to a part is quickly dispersed throughout, the heat transfer plate is disposed above the heat pipe disposed above the back cover. In this case, it is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system capable of uniformly heating and cooling the solar cell panel even if the structure of the heat pipe is simplified.
請求項5に記載の発明によれば、請求項1乃至3の効果に加え以下の様な効果を有する。
(1)太陽電池パネル内部の温度斑がない状態で加温・冷却が可能で、太陽電池パネルの発電効率を向上させ、さらに各々のセルの温度斑がなく、最適温度を設定しやすいので発電効率を常に最良の状態で安定化することが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(2)ヒートパイプとの熱交換効率が向上し、セルの熱暴走を著しく抑制し、更に優れた融雪能力を確保することが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to the invention described in
(1) Heating / cooling is possible without any temperature spots inside the solar panel, improving the power generation efficiency of the solar panel, and there are no temperature spots in each cell, making it easy to set the optimum temperature. It is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system capable of always stabilizing the efficiency in the best state.
(2) It is possible to provide a solar panel absorption and radiation system that can improve the heat exchange efficiency with the heat pipe, remarkably suppress the thermal runaway of the cell, and ensure an excellent snow melting ability.
請求項6に記載の発明によれば、請求項1乃至5の内いずれか一項の効果に加え以下の様な効果を有する。
(1)ヘッダー管及びヒートパイプ枝管の断面が略矩形状、略方形状、略三角状、略長円状、略半円状の内のいずれかに形成され上面(伝熱面)が平坦で幅広に形成されているので、ヘッダー管とヒートパイプ枝管の太陽電池パネル若しくは伝熱板との伝熱面を大きくすることができ、太陽電池パネルとの優れた熱伝達効率を有する太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to invention of
(1) The cross section of the header pipe and the heat pipe branch pipe is formed in any one of a substantially rectangular shape, a substantially rectangular shape, a substantially triangular shape, a substantially oval shape, and a substantially semicircular shape, and the upper surface (heat transfer surface) is flat. Since the heat transfer surface between the header tube and the heat pipe branch solar cell panel or heat transfer plate can be enlarged, the solar cell having excellent heat transfer efficiency with the solar cell panel A panel heat sink / heat dissipating system can be provided.
請求項7に記載の発明によれば、請求項1乃至6の内いずれか一項の効果に加え以下の様な効果を有する。
(1)上面がヒートパイプ枝管及びヘッダー管の上面と面一乃至はわずかに低く形成され、ヒートパイプ枝管の間に熱分散部材が配設されているので、ヒートパイプ枝管及びヘッダー管を介して熱分散部材の上面全体で太陽電池パネル又はセル若しくは伝熱板へ確実に熱伝達させることが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(2)熱分散部材の側面とヒートパイプ枝管やヘッダー管の側壁とを接触させ、ヒートパイプの熱を熱分散部材に伝えて吸放熱面積を広くすることができ、太陽電池パネル全体や太陽電池パネル内部の各々のセルの温度斑を小さくすることが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(3)ヒートパイプ枝管及びヘッダー管の上面と熱分散部材の上面とが略面一に形成されるので、ヒートパイプと熱分散部材とを面状のパネルのように取り扱うことができ、太陽電池パネルをヒートパイプと熱分散部材の全面で支持できるので、雪の重みで太陽電池パネルが変形したり割れたりするのを防止できる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to invention of
(1) Since the upper surface is formed to be flush with or slightly lower than the upper surfaces of the heat pipe branch pipe and the header pipe, and the heat dispersion member is disposed between the heat pipe branch pipes, the heat pipe branch pipe and the header pipe It is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system capable of reliably transferring heat to the solar cell panel, cell, or heat transfer plate over the entire upper surface of the heat dispersion member.
(2) The side surface of the heat dispersion member and the side wall of the heat pipe branch pipe or header pipe can be brought into contact with each other to transfer heat from the heat pipe to the heat dispersion member to widen the heat absorbing / dissipating area. It is possible to provide a solar battery panel heat sink / heat dissipating system capable of reducing the temperature spot of each cell inside the battery panel.
(3) Since the top surfaces of the heat pipe branch and header tubes and the top surface of the heat dissipating member are substantially flush, the heat pipe and the heat dissipating member can be handled like a planar panel, Since the battery panel can be supported by the entire surface of the heat pipe and the heat dissipating member, it is possible to provide a solar cell panel heat absorption / dissipation system that can prevent the solar cell panel from being deformed or cracked by the weight of snow.
請求項8に記載の発明によれば、請求項1及び3乃至7の効果に加え以下の様な効果を有する。
(1)年間を通して温度が安定した地中熱を用いることでのヒートパイプや太陽電池パネルの温度が経時的に安定して発電時の電力が著しく安定し、更に太陽電池パネルの冷却や積雪した雪の融雪に利用でき、熱媒体の不凍液を加熱又は冷却するための特別なエネルギーを必要とせず安全で省エネルギー性に優れる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(3)降雪時にはヒートポンプの様に大量の電力を消費し続けながら太陽電池パネルを冷却したり融雪する必要がなく、地中熱の安定した熱源を利用することでポンプを駆動するだけの僅かな電力だけで冷却と融雪を簡単に行える太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(4)地中熱が安定した温度を保っているので不凍液を循環させるポンプが停止した場合でも、不凍液が熱源管等の内部で凍結するのを防止することが可能な太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
(5)日射量の多い時期には太陽電池パネルの熱を地中熱として地下に熱貯蔵し、冬期には融雪するための熱源として熱貯蔵した熱を再利用することができ、ヒートポンプ等の大量の電力を消費する熱源が必要ないので、省エネルギー性に優れる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。
According to the invention described in
(1) The temperature of the heat pipes and solar panel using the geothermal heat, which is stable throughout the year, is stable over time, and the power generated during power generation is remarkably stable. It is possible to provide a solar cell panel heat absorption / dissipation system that can be used for melting snow and does not require special energy for heating or cooling the antifreeze liquid of the heat medium and is safe and excellent in energy saving.
(3) During snowfall, there is no need to cool down the solar panel or melt snow while continuing to consume a large amount of power unlike a heat pump, and it is a little enough to drive the pump by using a stable heat source of underground heat. It is possible to provide a solar cell panel heat sink / heat dissipating system that can easily cool and melt snow with electric power alone.
(4) A solar panel heat absorbing / dissipating system capable of preventing the antifreeze liquid from freezing inside the heat source pipe or the like even when the pump that circulates the antifreeze liquid stops because the geothermal heat maintains a stable temperature. Can be provided.
(5) The solar panel heat can be stored underground as a heat source during periods of high solar radiation, and the stored heat can be reused as a heat source for melting snow in winter. Since a heat source that consumes a large amount of electric power is not required, a solar panel absorption and radiation system that excels in energy saving can be provided.
請求項9に記載の発明によれば、請求項1及び3乃至9の内いずれか一項の効果に加え、以下の様な効果を有する。
(1)膨張タンクがループ配管内に充填された不凍液の熱膨張・収縮に伴う容積変化を緩衝するので、ループ配管内が不凍液で満たされるため、簡単なポンプを配設して少ない揚程で不凍液を太陽電池パネル吸放熱システムまで循環することが可能な太陽電池吸放熱システムを提供することができる。
According to the invention described in
(1) Since the expansion tank buffers the volume change caused by the thermal expansion / contraction of the antifreeze liquid filled in the loop pipe, the loop pipe is filled with the antifreeze liquid. Can be circulated to the solar cell panel heat sink / heat dissipating system.
以下本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は実施の形態1における太陽電池パネル吸放熱システムを家屋の屋根に設置した太陽光発電システムの太陽電池パネルへ導入した構造を示す一部破断斜視図であり、図2は実施の形態1における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプの平面図であり、図3は図1のA−A線における要部断面図であり、図4(a)は変形例の太陽電池パネル吸放熱システムの熱分散部材の模式斜視図であり、(b)は変形例のB−B線における要部断面図である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. The present invention is not limited to these examples.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing a structure in which a solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
図1乃至図3において、1は家屋20の屋根21上に取り付けられた太陽電池パネル吸放熱システム、2は太陽電池パネル吸放熱システム1上に配設された太陽電池パネル、3は太陽電池パネル2の図示しないバックカバーの下部に配設された伝熱板、4は伝熱板の下部に配設され−30℃前後まで凍結しない不凍性の作動流体が封入され並設されたヒートパイプ、5,5は略平行に配設された2本のヘッダー管、6は内壁に金属繊維のウィックを設け両端部が2本のヘッダー管5,5の各々に連通し略平行に配設された複数のヒートパイプ枝管、7aは送流側熱源管、7bは返流側熱源管、8は送流側熱源管7a,返流側熱源管7b間を接続する接続管、9はヒートパイプ4,4の送流側熱源管7a,返流側熱源管7bに接続された継手、10は継手9に接続され並設されたヒートパイプ4,4の送流側熱源管7a,返流側熱源管7b間を連結する連結管、11はヒートパイプ枝管6間やヘッダー管5,5の間を埋める熱分散部材、22aは合板,アルミニウム製等で板状に形成され屋根21の野地板の上面に配置され上面にヒートパイプ4が載置された下地材、22bはヒートパイプの位置を固定する固定部材、22cは太陽電池パネル2と太陽電池パネル吸放熱システム1の周囲を囲むフレームである。
1 to 3,
12は地盤中に形成された地中採熱素子のボアホール、13は地下10〜50m程度の深さに打ちこまれたケーシング、14はケーシング内に配設された二重管やU字管等の地熱パイプ、15aは図示しない断熱材で被覆され地熱パイプ14と送流側熱源管7aに接続されループ配管を形成する往管、15bは図示しない断熱材で被覆され地熱パイプ14と返流側熱源管7bに接続されループ配管を形成する返送管、16はループ配管を形成する往管15aに配設されたポンプ、17は返送管15bから分岐された分岐管、18は下部が分岐管17に接続され図示しないダイヤフラム等で分岐管17側に熱媒体が収容された密閉式の膨張タンクである。送流側熱源管7a,返流側熱源管7b,接続管8,連結管10,ボアホール12内の地熱パイプ14,往管15a,返送管15b,ポンプ16内には、エチレングリコール,プロピレングリコール,酢酸カリウム水溶液等の不凍性の熱媒体(不凍液)が充填されており、熱源管7,接続管8,連結管10,地熱パイプ14,往管15,ポンプ16内に充填された熱媒体の膨張・収縮に伴う容積変化を膨張タンク18内の熱媒体で緩衝する。
12 is a borehole of an underground heat collecting element formed in the ground, 13 is a casing driven to a depth of about 10 to 50 m underground, 14 is a double pipe or U-shaped pipe disposed in the casing, etc. The
本実施の形態1においては、ヘッダ管5,ヒートパイプ枝管6の長手方向に直交する断面が、矩形状の同一の大きさに形成されている。送流側熱源管7a,返流側熱源管7bはヘッダー管5の長手方向に沿って貫設され、ヘッダー管5の両端部は送流側熱源管7a,返流側熱源管7bの外周壁で封着されている。8は送流側熱源管7a,返流側熱源管7bの端部間を接続する接続管である。
In this
なお、本実施の形態1においてヒートパイプ4は、ヘッダー管5が太陽電池パネル2の勾配方向に平行に配置され、ヒートパイプ枝管6が太陽電池パネル2の勾配方向に略直交するように配置されている。
なお、ヒートパイプ枝管6は、太陽電池パネル2の勾配方向に対する角度を60〜90°好ましくは70〜90°の範囲になるように配置することができる。これにより、ヒートパイプ枝管6の熱で融かされた融雪水が太陽電池パネル2の上を面状に流れるので、ヒートパイプ枝管6の周囲の雪だけが融けて雪洞が形成され、雪洞の周囲の雪が太陽電池パネルの上に残り締め固められて除雪できなくなるのを防止することができる。
In the first embodiment, the
In addition, the heat
図4において、19は熱分散部材11の変形例で、19aはアルミニウム製等の金属製で一面が開口する薄肉で箱状に形成された熱分散部材の伝熱部、19bはグラスウール,ロックウール等の無機繊維系、ウレタンフォーム,発泡ポリスチレン等の合成樹脂系、木質繊維系等の繊維質等で形成され熱分散部材19aの開口部に嵌装された断熱材である。熱分散部材19aは断熱材19bが嵌装された開口を屋根21側に、平坦面を太陽電池パネル2側にして熱分散部材11に代えて配置させることができる。変形例の熱分散部材19は薄肉の箱状に形成されているので軽量化することができ、また開口部に断熱材19bが嵌装されているので、屋根21への放熱を少なくすることができ熱損失を減らすことができる。
In FIG. 4, 19 is a modified example of the
以上のように構成された本発明の実施の形態1における太陽電池パネル吸放熱システムについて、以下その使用方法を説明する。
まず、融雪の場合について、ボアホール12の地熱パイプ14内の熱媒体は約15〜17℃前後の地中熱によって13℃程度に加温される。加温された地熱パイプ14内の熱媒体(不凍液)を、往管15aに配設されたポンプ16を駆動して、往管15aから太陽電池パネル2に設置されたヒートパイプ4の送流側熱源管7aに導入する。熱媒体は送流側熱源管7aから導入され、接続管8を通って対向する返流側熱源管7bで太陽電池パネル2の傾斜方向を下り、継手9,連結管10を通って隣接するヒートパイプ4の送流側熱源管7aから入り、接続管8を通って対向する返流側熱源管7bを下り、返送管15bを通ってボアホール12の地熱パイプ14へ還流されてループ配管内を循環する。ヒートパイプ4内の凝縮した作動流体は重力でヘッダー管5の太陽電池パネル2の傾斜方向に流下し易いため、まず一方のヘッダー管5を熱媒体で加熱することで、熱媒体の保有する熱が一方のヘッダー管5に与えられてヘッダー管5内の作動流体がヒートパイプ枝管6及び他方のヘッダー管5に向かって蒸発するようになる。作動流体の蒸気はヒートパイプ枝管6内を拡散し凝縮して凝縮熱を放出し、ヒートパイプ枝管6の管壁を通じて熱分散部材11及び太陽電池パネル2のバックカバーへ放熱する。バックカバーへ放熱された熱は充てん材とセルに伝わり、その後フロントカバーに伝熱する。一方のヘッダー管5の送流側熱源管7aを流れた熱媒体は、次に他方のヘッダー管5の返流側熱源管7bに入り、他方のヘッダー管5内の作動流体を蒸発させる。これを繰り返し、熱交換し凝縮した作動流体はヘッダー管5へ還流され、太陽電池パネル2の表面に積もった雪に放熱して融雪する。
About the solar cell panel heat absorption / radiation system in
First, in the case of snow melting, the heat medium in the
融雪では、始めに温度の高いヒートパイプ枝管6とヘッダー管5の上の太陽電池パネル2に積もった雪が融かされ、融雪水は屋根勾配に沿って太陽電池パネルの表面を流れるので、ヒートパイプ枝管6,6とヘッダー管5,5とで囲まれた範囲の雪の下面が融雪水によって融かされ、やがて太陽電池パネル2に積雪した雪を除去することができる
In snow melting, the snow accumulated in the
夏期等日射量が多く気温が高くて太陽電池パネル2の温度が上昇する時期において、太陽電池パネル2を冷却する場合、太陽電池パネル2の熱がバックカバーを介して伝熱板3に伝わり、次に熱分散部材11やヒートパイプ枝管6に伝わる。そしてヒートパイプ枝管6内の作動流体がヒートパイプ枝管6に伝わってきた熱を吸収して蒸発し、毛細管現象で両方のヘッダー管5へ向かって蒸発する。これによって作動流体の保有する熱が両方のヘッダー管5に与えられる。作動流体の蒸気はヘッダー管5内に到達して凝縮し凝縮熱を放出した後、ヘッダー管5内の熱は送流側熱源管7a,返流側熱源管7bへと放熱される。一方、ヘッダー管5で凝縮した作動流体は毛細管現象でヒートパイプ枝管6内へ流動し再度太陽電池パネル2の熱を奪って、ヘッダー管5へ向かって蒸発する。そして送流側熱源管7a,返流側熱源管7bを通る熱媒体によってヘッダー管5の熱が地中へと運ばれ、地熱パイプ14を通って再び低温の熱媒体となってヘッダー管5へ送られるとともに、ボアホール12を中心として地中に熱が貯蔵される。
When the
ここで、本実施の形態1においては、下地材22の上に熱分散部材11を別々に設置する場合について説明したが、下地材22と熱分散部材11とをアルミニウム等の金属製や合成樹脂、コンクリート等で一体に形成し、一体形成された窪みにヒートパイプ4のヘッダー管5及びヒートパイプ枝管6を嵌合させる場合もある。これにより、施工性を高めることができるという作用が得られる。
また、風呂の残り湯や工場や家庭からの排水等の排熱を利用して、ループ配管内を流れる不凍液を加温することもできる。この場合は、ポンプ16の下流側の往管15aにジャケットを配設して、排水をジャケットに導入し往管15aの管壁を通じてジャケット内の排水等の排熱と不凍液との熱交換を行い、排水の排熱で不凍液を加温する。これにより、一時的に不凍液の温度を上げて、排熱で太陽電池パネル2上の雪を融かすことができ排熱の有効利用ができる。
Here, in the first embodiment, the case where the
In addition, the antifreeze liquid flowing in the loop pipe can be heated by using exhaust heat such as remaining hot water in a bath or waste water from a factory or home. In this case, a jacket is provided in the
以上のように、本発明の実施の形態1における太陽電池パネル吸放熱システムは構成されているので、以下のような作用が得られる。
(1)ヒートパイプ枝管6の両端部が、略平行に配設された2本のヘッダー管5,5の各々に連通しており、熱媒体が一方のヘッダー管5の送流側熱源管7aから他方のヘッダー管5の返流側熱源管7bに流されて、双方のヘッダー管5内の作動流体を蒸発させるので、ヘッダー管5内の作動流体の蒸発とヒートパイプ枝管6での凝縮に伴う潜熱の授受による熱の放出が、2本のヘッダー管5,5の各々で行われるので、ヒートパイプ4の温度斑を少なくすることができ、熱暴走の抑制に優れるとともに、太陽電池パネル2に面した雪を斑なく融かすことができる。
(2)家屋20の屋根21に設置された太陽電池パネル2に降った雪は、積もると直ちにヒートパイプ枝管6とヘッダー管5の熱で融かされてブロック状に分割され、締め固まる前の柔らかな状態のうちに太陽電池パネル2から滑落していくため、人の歩行や車の走行の妨げになった歩行者に怪我等をさせたりすることもなく安全に屋根雪を滑落させて除去することができ除雪性に著しく優れる。
(3)ヘッダー管5及びヒートパイプ枝管6が矩形状の断面を有しているので、ヘッダー管5とヒートパイプ枝管6の外周の4面を平らにすることができ、太陽電池パネル2との伝熱面積を大きくすることができる。また、アルミニウム製等で形成された熱分散部材11をヒートパイプ枝管6の間に嵌め込んで、熱分散部材11の側面とヒートパイプ枝管6及びヘッダー管5の側壁とを面接触させて接触面積を広くすることができ熱交換効率を高めて、より効果的に熱暴走を抑制したり融雪能力を向上させることができる。また、ヘッダー管5及びヒートパイプ枝管6の底面が平らに形成されるので、下地材22の上に安定に設置することができ施工性に優れる。
(4)上面がヒートパイプ枝管6及びヘッダー管5の上面と面一乃至はわずかに低く形成され、ヒートパイプ枝管6,6及びヘッダー管5,5の間に配設された熱分散部材11を備え、伝熱板3を備えているので、ヒートパイプ枝管6及びヘッダー管5と太陽電池パネル2との熱伝達を確実にすることができる。
(5)熱分散部材11の側面とヒートパイプ枝管6やヘッダー管5の側壁とを接触させて、ヒートパイプ枝管6やヘッダー管5の熱を熱分散部材11に伝達し吸放熱面積を広くすることができ、更に伝熱板3を備えているので太陽電池パネル2の熱暴走を抑えるとともに温度分布の斑を著しく小さくして発電時の電力の安定性を著しく向上させることができる。
(6)ヒートパイプ枝管6及びヘッダー管5の上面と熱分散部材11の上面とが略面一に形成されるため、太陽電池パネル2をヒートパイプ4と熱分散部材11の全面で支持できるので、雪の重みで太陽電池パネル2が変形するのを防止できる。また、太陽電池パネル2の上に積もった雪の重みで、太陽電池パネル2とヒートパイプ枝管6,ヘッダー管5と熱分散部材11と伝熱板3とが互いに密着するようになり熱伝達が良くなり雪を確実に融かすことができる。
(7)ヒートパイプ枝管6が内壁にウィックを備えているので、熱交換の指向性が無くなって動作が安定し、太陽電池パネル2の加温に加えて吸熱することもでき、また吸放熱が優れるので太陽電池パネル2の温度分布の斑がなく経時的にも温度分布の斑が安定しているので熱暴走による発電効率の低下を抑制し、更に発電時の電力の安定性に著しく優れる。
As described above, since the solar cell panel heat absorption / dissipation system according to
(1) Both end portions of the heat
(2) The snow that has fallen on the
(3) Since the
(4) The heat distribution member is formed between the heat
(5) The side surface of the
(6) Since the upper surfaces of the heat
(7) Since the heat
(実施の形態2)
図5は実施の形態2における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプの平面図である。なお、実施の形態1と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、4aは実施の形態2における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ、6aは内壁に金属繊維のウィックを設け一端がヘッダー管5に連通し略平行に配設された複数のヒートパイプ枝管、7´は内部に熱媒体が送流されヘッダー管5の長手方向に添設されてヘッダー管5と略同一の厚さに形成された送返流の熱源管である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a plan view of a heat pipe of the solar cell panel heat sink / heat dissipating system in the second embodiment. In addition, the same thing as
In the figure, 4a is a heat pipe of the solar cell panel heat absorption / dissipation system in the second embodiment, 6a is a plurality of heat pipe branches provided with metal fiber wicks on the inner wall and one end communicating with the
以上のように構成された実施の形態2における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ4aは、ヘッダー管5が太陽電池パネル2の勾配方向に沿って配置され、ヒートパイプ枝管6aが太陽電池パネル2の勾配方向に略直交するように配置されて実施の形態1と同様に施工される。
In the heat pipe 4a of the solar cell panel heat absorbing / dissipating system in
以上のように、本発明の実施の形態2における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ4aは構成されているので、以下のような作用が得られる。
(1)1本のヘッダー管5にヒートパイプ枝管6aの一端が連通しておりコンパクト化できるので、太陽電池パネル2が小さな場合等、熱媒体の循環経路を簡略化させることができ施工性を高めることができる。
(2)ヘッダー管5と略同一の厚さに形成された送返流の熱源管7´を備えているので、送返流の熱源管7´の管壁を通じて熱媒体と太陽電池パネル2とを直接熱交換させることができ、融雪効率を高めることができる。
(3)ヒートパイプ枝管6a内部にウィックを有するので熱交換の指向性がなくなり動作が安定する。
As described above, since the heat pipe 4a of the solar cell panel heat absorbing / dissipating system according to
(1) Since one end of the heat pipe branch pipe 6a communicates with one
(2) Since the heat return pipe 7 'for return flow is formed to have substantially the same thickness as the
(3) Since the wick is provided inside the heat pipe branch pipe 6a, the direction of heat exchange is lost and the operation is stabilized.
(実施の形態3)
図6(a)は実施の形態3における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプの平面図であり、(b)は図6(a)のC−C線要部断面模式図である。なお、実施の形態1と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、4bは実施の形態3における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ、6bは表面にシリコン鉱石の粉末,微粉末を塗布された塗布層6´を有し一端がヘッダー管5に連通し略平行に配設された複数のヒートパイプ枝管、6cはヒートパイプ枝管6bの他端に連通した均圧管である、7は実施例1における送流側熱源管7a,返流側熱源管7b同様内部に熱媒体が送流されヘッダー管5の長手方向に貫設された送返流の熱源管である。
(Embodiment 3)
FIG. 6A is a plan view of a heat pipe of the solar cell panel absorption / dissipation system according to
In the figure, 4b is a heat pipe of the solar cell panel heat absorption / dissipation system in
以上のように構成された実施の形態3における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ4bは、ヘッダー管3が太陽電池パネル2の勾配方向に沿って配置され、ヒートパイプ枝管6bが太陽電池パネル2の勾配方向に略直交するように配置されて実施の形態1と同様に施工される。
In the heat pipe 4b of the solar cell panel heat absorbing / dissipating system in
以上のように、本発明の実施の形態3における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ4bは構成されているので、以下のような作用が得られる。
(1)1本のヘッダー管5にヒートパイプ枝管6bの一端が連通しておりコンパクト化できるので、太陽電池パネル2が小さな場合等、熱媒体の循環経路を簡略化させることができ施工性を高めることができる。
(2)ヒートパイプ枝管6bの他端に均圧管6cが連通しているので、ヒートパイプ枝管6b内の圧力を均一化でき温度斑を少なくすることができる。
(3)ヒートパイプ枝管6b表面にはシリコン鉱石の粉末,微粉末の塗布層を有しているので太陽電池パネルの加温だけではなく冷却も行うことができ、セルの熱暴走を抑えたり、太陽電池パネルへの積雪,凍結を防ぐとともに融雪することができる。
As described above, since the heat pipe 4b of the solar cell panel heat sink / heat dissipating system according to
(1) Since one end of the heat pipe branch pipe 6b communicates with one
(2) Since the pressure equalizing pipe 6c communicates with the other end of the heat pipe branch pipe 6b, the pressure in the heat pipe branch pipe 6b can be made uniform and temperature spots can be reduced.
(3) Since the surface of the heat pipe branch pipe 6b has a coating layer of silicon ore powder and fine powder, it can not only heat the solar battery panel but also cool it, and suppress the thermal runaway of the cell. In addition, it is possible to prevent snow accumulation and freezing on the solar cell panel and to melt snow.
(実施の形態4)
図7は実施の形態4における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプの平面図である。なお、実施の形態1乃至3と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、4cは実施の形態4における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ、6dは内壁に金属繊維等のウィックを設け、更に表面にシリコン鉱石の微粉末を塗布し一端がヘッダー管3に連通し略平行に配設された複数のヒートパイプ枝管である。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a plan view of a heat pipe of the solar cell panel heat absorbing / dissipating system in the fourth embodiment. In addition, the thing similar to
In the figure, 4c is a heat pipe of the solar cell panel heat absorption / dissipation system in
以上のように構成された実施の形態4における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ4cは、ヘッダー管5が太陽電池パネル2の勾配方向に沿って配置され、ヒートパイプ枝管6dが太陽電池パネル2の勾配方向に略直交するように配置されて実施の形態1と同様に施工される。
In the heat pipe 4c of the solar cell panel heat sink / heat dissipating system in
以上のように、本発明の実施の形態4における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプは構成されているので、以下のような作用が得られる。
(1)1本のヘッダー管5にヒートパイプ枝管6bの一端が連通しておりコンパクト化できるので、太陽電池パネル2が小さな場合等、熱媒体の循環経路を簡略化させることができ施工性を高めることができる。
(2)ヒートパイプ枝管6dがヘッダー管5を中心に左右に広がって連通しているので1本のヘッダー管で太陽電池パネルの多くの面積と熱交換が可能。
(3)ヒートパイプ枝管6dの内壁に金属繊維等のウィックを設け、更に表面にシリコン鉱石の粉末,微粉末を塗布しているので熱交換の指向性が無くなって動作が安定化するうえに、熱交換能力が高くなる。
As mentioned above, since the heat pipe of the solar cell panel heat absorption / dissipation system in
(1) Since one end of the heat pipe branch pipe 6b communicates with one
(2) Since the heat pipe branch pipe 6d extends from the
(3) Since a wick such as a metal fiber is provided on the inner wall of the heat pipe branch pipe 6d, and the surface is coated with silicon ore powder or fine powder, the direction of heat exchange is lost and the operation is stabilized. , Heat exchange capacity is increased.
(実施の形態5)
図8は実施の形態5における太陽電池パネル吸放熱システムを太陽光追尾型太陽光発電システムの太陽電池パネルへ導入した構造を示す一部破断斜視図であり、図9は実施の形態5における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプの平面図である。尚、実施の形態1と同様のものは同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a partially broken perspective view showing a structure in which the solar cell panel heat sink / heat dissipating system in the fifth embodiment is introduced into the solar cell panel of the solar light tracking type solar power generation system, and FIG. 9 is the sun in the fifth embodiment. It is a top view of the heat pipe of a battery panel absorption-and-radiation system. Components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図8及び図9において、33は太陽光追尾型発電システム、34は太陽光追尾型発電システム33の支持部、1aは太陽追尾型太陽発電システム33に取り付けられた太陽電池パネル吸放熱システム、23は太陽電池パネル吸放熱システム1aの太陽電池パネル、24は太陽電池パネル23の図示しないバックカバーの下部に配設された伝熱板、25は伝熱板の下部に配設されたヒートパイプ、図9において、26,26は略平行に配設された2本のヘッダー管、27は内壁に金属繊維のウィックを設け両端部が2本のヘッダー管26,26の各々に連通し略平行に配設された複数のヒートパイプ枝管、28aは送流側熱源管、28bは返流側熱源管、29は送流側熱源管28a,返流側熱源管28b間を接続する接続管、30はヒートパイプ25,25の送流側熱源管28a,返流側熱源管28bに接続された継手、31は継手30に接続され並設されたヒートパイプ25,25の送流側熱源管28a,返流側熱源管28b間を連結する連結管、32はヒートパイプ枝管27の間とヘッダー管26の間を埋める熱分散部材(図8)である。
8 and 9,
本実施の形態においては、ヘッダー管26,ヒートパイプ枝管27の長手方向に直交する断面が、矩形状の同一の大きさに形成されている。送流側熱源管28a,返流側熱源管28bはヘッダー管26の長手方向に沿って貫設され、ヘッダー管26の両端部は送流側熱源管28a,返流側熱源管28bの外周壁で封着されている。
In the present embodiment, the sections perpendicular to the longitudinal direction of the
なお、本実施の形態5においてヒートパイプ25は、ヘッダー管26が太陽電池パネル23の勾配方向に略直交になるように配置され、ヒートパイプ枝管27が太陽電池パネル23の勾配方向と略平行になるように配置されている。
In the fifth embodiment, the
太陽光追尾型発電システム33は地表面に対して水平方向の回転角度及び垂直方向(仰角)の角度を自動調節することで太陽の動きを追尾し、最も入射光量の得られる太陽光発電システムである。この太陽光追尾型発電システム33は可動部を備えているので、その可動部分に位置する往管15aと返流管15bを樹脂あるいはゴム等の弾性素材等の変形可能な材質やフレキシブル管にする。
The solar tracking
以上のように構成された本発明の実施の形態5における太陽電池パネル吸放熱システムについて、以下その使用方法は実施の形態1と同様である。 Regarding the solar cell panel heat sink / heat dissipating system according to the fifth embodiment of the present invention configured as described above, the method of use is the same as that of the first embodiment.
以上のように、本発明の実施の形態5における太陽電池パネル吸放熱システムは構成されているので、以下のような作用が得られる。
(1)ヒートパイプ枝管27の両端部が、互いに略平行に配設された2本のヘッダー管26,26の各々に連通しており、熱媒体が一方のヘッダー管26の送流側熱源管28aから他方のヘッダー管26の返流側熱源管28bに流れ、双方のヘッダー管26内の作動流体を蒸発させるので、ヘッダー管26内の作動流体の蒸発とヒートパイプ枝管27での凝縮に伴う潜熱の授受による熱の放出が、2本のヘッダー管26,26の各々で行われ、ヒートパイプ27の温度斑を少なくすることができ、太陽電池パネル23全体と温度分布に斑の無い状態で熱交換して、セルの熱暴走を効果的に抑制して発電効率の低下を抑制し、更に積雪した雪を斑なく融かすことができる。
(2)太陽電池パネル23に降った雪は、積もると直ちにヒートパイプ枝管27とヘッダー管26の熱で融かされてブロック状に分割され、締め固まる前の柔らかな状態のうちに太陽電池パネル23から滑落していくため、人の歩行や車の走行の妨げになった歩行者に怪我等をさせたりすることもなく安全に雪を滑落させて除去することができ除雪性に著しく優れる。
(3)ヘッダー管26及びヒートパイプ枝管27が矩形状の断面を有しているので、ヘッダー管26とヒートパイプ枝管27の外周の4面を平らにすることができ、太陽電池パネル23との伝熱面積を大きくすることができる。また、アルミニウム製等で形成された熱分散部材32をヒートパイプ枝管27の間に嵌め込んで、熱分散部材32の側面とヒートパイプ枝管27及びヘッダー管26の側壁とを面接触させて接触面積を広くすることができ熱交換効率を高めることができる。また、ヘッダー管26及びヒートパイプ枝管27の底面が平らに形成されるので、下地材33の上に安定に設置することができ施工性に優れる。
(4)上面がヒートパイプ枝管27及びヘッダー管26の上面と面一乃至はわずかに低く形成され、ヒートパイプ枝管27,27及びヘッダー管26,26の間に配設された熱分散部材32を備え、伝熱板24を備えているので、ヒートパイプ枝管27及びヘッダー管26と太陽電池パネル23との熱伝達を確実にすることができ、太陽電池パネル内のセルの熱暴走を防いで発電効率の低下を著しく抑制し、さらに融雪能力に優れる。
(5)熱分散部材32の側面とヒートパイプ枝管27やヘッダー管26の側壁とを接触させて、ヒートパイプ枝管27やヘッダー管26の熱を熱分散部材32に伝達し吸放熱面積を広くすることができ、更に伝熱板24を備えているので太陽電池パネル23の温度斑を著しく小さくして太陽電池パネル内部の各々のセルの起電力を一定化し電力の安定性を著しく向上させることができる。
(6)ヒートパイプ枝管27及びヘッダー管26の上面と熱分散部材32の上面とが略面一に形成されるため、太陽電池パネル23をヒートパイプ25と熱分散部材32の全面で支持できるので、雪の重みで太陽電池パネル23が変形するのを防止できる。また、太陽電池パネル23の上に積もった雪の重みで、太陽電池パネル23とヒートパイプ枝管27,ヘッダー管26と熱分散部材32と伝熱板24とが互いに密着するようになり熱伝達が良くなり雪を確実に融かすことができる。
(7)ヒートパイプ枝管27が内壁にウィックを備えているので、熱交換の指向性が無くなって動作が安定し、吸放熱に優れるので太陽電池パネル23の温度分布の斑がなく経時的に温度が安定しているので太陽電池パネル内部のそれぞれのセルの発電力が統一され、さらに経時的にセルの発電力が一定となって、発電時の電力の安定性が著しく優れている。
As mentioned above, since the solar cell panel heat absorption / radiation system in
(1) Both ends of the heat
(2) The snow that has fallen on the
(3) Since the
(4) A heat dispersion member having an upper surface formed flush with or slightly lower than the upper surfaces of the heat
(5) The side surface of the
(6) Since the upper surfaces of the heat
(7) Since the heat
(実施の形態6)
図10は実施の形態6における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプの平面図である。なお、実施の形態5と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、25aは金属製のヒートパイプ、37aは往管、37bは返送管である。
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a plan view of a heat pipe of the solar cell panel heat absorbing / dissipating system in the sixth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the thing similar to
In the figure, 25a is a metal heat pipe, 37a is a forward pipe, and 37b is a return pipe.
以上のように構成された実施の形態6における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ25aは、ヘッダー管26が太陽電池パネル23の勾配方向に略直交して配置され、ヒートパイプ枝管27が太陽電池パネル23の勾配方向に略平行に配置されて実施の形態5と同様に施工される。
In the
以上のように、本発明の実施の形態6における太陽電池パネル吸放熱システムのヒートパイプ25aは構成されているので、実施の形態5の作用に加え、以下のような作用が得られる。
(1)全体のヘッダー管に同一温度の熱媒体が均一に行き渡るので太陽電池パネル全体の温度分布の斑を著しく抑制することができ、各々のヒートパイプ15aの温度斑が無く、それぞれの太陽電池パネル内のセルの起電力が統一され発電時の電力の安定性に優れ、更に地熱を利用しているので経時的にも温度が安定しており、発電時の電力が経時的にも安定している。
(2)ヒートパイプが金属からなるので太陽電池パネルを加温するだけでなく冷却することもでき、熱暴走を抑えたり、太陽電池パネルへの積雪,凍結を防ぐとともに融雪することができる。
As described above, since the
(1) Since the heat medium of the same temperature uniformly spreads over the entire header tube, the uneven temperature distribution of the entire solar cell panel can be remarkably suppressed, and there is no temperature unevenness of each
(2) Since the heat pipe is made of metal, the solar cell panel can be cooled as well as heated, and thermal runaway can be suppressed, snow accumulation and freezing can be prevented, and snow can be melted.
ヒートポンプやボイラー等の電力を大量に消費する熱源を使用することなく、かつ簡単な施工で日射量が多く気温の高い季節には太陽電池パネルを冷却することでセル温度上昇による発電効率低下を防止し、また気温の低い季節や降雪の季節には太陽電池パネルを加温し積雪した雪を融雪し太陽電池パネルへの太陽光の入射を常に得ることが可能で、また太陽電池パネル全体の温度分布に斑の無い状態で、経時的に温度を一定に保つことができ、太陽光発電の発電効率と電力の安定性を著しく向上することのできる太陽電池パネル吸放熱システムを提供することができる。 Without using heat sources such as heat pumps and boilers that consume a large amount of power, and with simple construction, the solar panel is cooled during high temperatures and high temperatures to prevent a decrease in power generation efficiency due to an increase in cell temperature. In the low temperature and snowy seasons, it is possible to heat the solar panel and melt the snow that has accumulated, so that sunlight can be always incident on the solar panel. It is possible to provide a solar panel heat absorption / dissipation system that can maintain a constant temperature over time with no unevenness in distribution and can significantly improve the power generation efficiency and power stability of solar power generation. .
1、1a 太陽電池パネル吸放熱システム
2、23 太陽電池パネル
3、24 伝熱板
4、4a、4b、4c、25、25a ヒートパイプ
5、26 ヘッダー管
6、6a、6b、6d、27 ヒートパイプ枝管
6c 均圧管
6´ 塗布層
7a、28a 送流側熱源管
7b、28b 返流側熱源管
7、7´ 送返流の熱源管
8、29 接続管
9、30 継手
10、31 連結管
11a、32 熱分散部材
12 ボアホール
13 ケーシング
14 地熱パイプ
15a、37a 往管
15b、37b 返送管
16 ポンプ
17 分岐管
18 膨張タンク
19 変形例の熱分散部材
19a 変形例の熱分散部材の伝熱部
19b 変形例の熱分散部材の断熱材
20 家屋
21 屋根
22a 下地材
22b 固定部材
22c フレーム
31a 送液側連結管
31b 返流側連結管
33 太陽光追尾型発電システム
34 支持部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
(a)熱源管と、
(b)前記熱源管が配設若しくは貫設されたヘッダー管と、
(c)前記ヘッダー管から分岐した複数のヒートパイプ枝管と、を備えていることを特徴とする太陽電池パネル吸放熱システム。 A solar cell panel absorption / dissipation system in which a heat pipe is disposed below or above the back cover of the solar cell panel, wherein the heat pipe is (a) a heat source tube,
(B) a header pipe in which the heat source pipe is disposed or provided;
(C) A solar panel absorbing and radiating system comprising a plurality of heat pipe branch pipes branched from the header pipe.
(a)溝を形成した平板と、
(b)前記溝を閉塞して空洞を形成する閉塞板と、
(c)前記空洞に封入される作動流体と、を有し、
(d)前記ヒートパイプ板に熱源管が配設若しくは貫設されていることを特徴とする太陽電池パネル吸放熱システム。 A solar cell panel absorption / dissipation system in which a heat pipe plate is disposed on the lower or upper portion of the back cover of the solar cell panel, wherein the heat pipe plate is
(A) a flat plate in which a groove is formed;
(B) a closing plate that closes the groove to form a cavity;
(C) a working fluid enclosed in the cavity,
(D) A solar cell panel heat sink / heat dissipating system, wherein a heat source pipe is disposed or provided in the heat pipe plate.
The solar cell panel heat-absorbing / dissipating system according to claim 8, wherein a sealed expansion tank is connected to the loop pipe.
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