特許 6750370 水素精製システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6750370

(24)【登録日】2020年8月17日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】水素精製システム

(51)【国際特許分類】

   C25B 9/00 20060101AFI20200824BHJP

   H02S 40/42 20140101ALI20200824BHJP

   C01B 3/02 20060101ALI20200824BHJP

   C25B 1/04 20060101ALI20200824BHJP

   H02S 10/00 20140101ALI20200824BHJP

【ＦＩ】

   C25B9/00 A

   H02S40/42

   C01B3/02 H

   C25B1/04

   H02S10/00

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-147349(P2016-147349)

(22)【出願日】2016年7月27日

(65)【公開番号】特開2018-16840(P2018-16840A)

(43)【公開日】2018年2月1日

【審査請求日】2019年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三上 塁

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 孝

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 充

(72)【発明者】

【氏名】永井 陽一

(72)【発明者】

【氏名】山本 誠司

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３６４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０３００６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−１７６８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５４１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１１５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１７８８５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１４５９６９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｂ １／００−１５／０８

Ｈ０２Ｓ １０／００−１０／４０

Ｈ０２Ｓ ３０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

枠体と、前記枠体の下端に設けられた底板とを含む筐体と、前記底板上に配置された集光型太陽光発電素子とを有する集光型太陽光発電モジュールと、
前記集光型太陽光発電モジュールから供給される電力により水を電気分解して水素を発生させる水素精製装置と、
前記集光型太陽光発電モジュール内に発生した熱により前記水を昇温させる排熱機構とを備え、
前記排熱機構は、熱交換器と、前記底板内に設けられ、冷媒が流れ、かつ前記熱交換器に接続される流路とを有し、
前記熱交換器は、前記冷媒により前記水を昇温させる、水素精製システム。

【請求項2】

枠体と、前記枠体の下端に設けられた底板とを含む筐体と、前記底板上に配置された集光型太陽光発電素子とを有する集光型太陽光発電モジュールと、
前記集光型太陽光発電モジュールから供給される電力により水を電気分解して水素を発生させる水素精製装置と、
前記集光型太陽光発電モジュール内に発生した熱により前記水を昇温させる排熱機構とを備え、
前記排熱機構は、前記底板内に設けられ、かつ前記水が流れる流路を有している、水素精製システム。

【請求項3】

前記流路は、前記集光型太陽光発電素子の下に配置されている、請求項１又は請求項２に記載の水素精製システム。

【請求項4】

枠体と、前記枠体の下端に設けられた底板とを含む筐体と、前記底板上に配置された集光型太陽光発電素子とを有する集光型太陽光発電モジュールと、
前記集光型太陽光発電モジュールから供給される電力により水を電気分解して水素を発生させる水素精製装置と、
前記集光型太陽光発電モジュール内に発生した熱により前記水を昇温させる排熱機構とを備え、
前記排熱機構は、熱交換器と、前記底板上に配置され、冷媒が流れ、かつ前記熱交換器に接続される流路とを有し、
前記熱交換器は、前記冷媒により前記水を昇温させ、
前記集光型太陽光発電素子は、前記流路上に配置されている、水素精製システム。

【請求項5】

前記枠体と前記底板とは、樹脂材料により一体に形成されている、請求項４に記載の水素精製システム。

【請求項6】

前記流路は導電材料により形成されており、
前記流路と前記集光型太陽光発電素子とは、電気的に接続されている、請求項４又は請求項５に記載の水素精製システム。

【請求項7】

前記集光型太陽光発電モジュールを日照方向に追従するように制御し、かつ内部に第１の配管を有する追尾制御盤をさらに備え、
前記第１の配管は前記流路に接続されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の水素精製システム。

【請求項8】

前記集光型太陽光発電モジュールから供給される電圧を変換し、かつ内部に第２の配管を有する電圧変換部をさらに備え、
前記第２の配管は前記流路に接続されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の水素精製システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素精製システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１２−９４６８４号公報（特許文献１）に記載されているように、従来から集光型太陽発電モジュールと水素精製装置とを組み合わせたシステムが知られている。

【0003】

特許文献１記載のシステムは、集光型太陽光発電モジュールと、集光型太陽光発電モジュールから供給される電力により水を電気分解し、水素を発生させる水素精製装置とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−９４６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

集光型太陽光発電モジュール中に搭載されている集光型太陽光発電素子は、温度の上昇により発電効率が低下する。外気温が高い場合には、集光型太陽光発電モジュール内で発生した熱が十分に放熱されない。その結果、集光型太陽光発電素子の温度が上昇し、ひいては集光型太陽光発電モジュールの発電効率が低下する。

【0006】

水素精製装置は、電気分解の対象となる水の温度が低い場合、水素の発生効率が低下することが知られている。そのため、外気温が低い場合には、水素精製装置の水素発生効率が低い。以上から、特許文献１記載のシステムは、外気温が高い場合及び外気温が低い場合のいずれにおいても、効率的な動作ができない。

【0007】

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みなされたものである。具体的には、本発明は、外気温によらず効率的に水素を発生させることが可能な水素精製システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る水素精製システムは、枠体と、枠体の下端に設けられた底板とを含む筐体と、底板上に配置された集光型太陽光発電素子とを有する集光型太陽光発電モジュールと、集光型太陽光発電モジュールから供給される電力により水を電気分解して水素を発生させる水素精製装置と、集光型太陽光発電モジュール内に発生した熱により水を昇温させる排熱機構とを備える。

【発明の効果】

【0009】

上記によれば、外気温によらず効率的に水素を発生させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る水素精製システムの全体構成を示す模式図である。

【図2】集光型太陽光発電装置の上面図である。

【図3】集光型太陽光発電モジュールの拡大断面図である。

【図4】水素精製装置の構成を示す模式図である。

【図5】第１の実施形態に係る水素精製システムの変形例の全体構成を示す模式図である。

【図6】第２の実施形態に係る水素発生システムの全体構成を示す模式図である。

【図7】第２の実施形態に係る水素発生システムにおける集光型太陽光発電モジュールの拡大断面図である。

【図8】第３の実施形態に係る水素発生システムの全体構成を示す模式図である。

【図9】第３の実施形態に係る水素発生システムにおける集光型太陽光発電モジュールの拡大断面図である。

【図10】第４の実施形態に係る水素発生システムの全体構成を示す模式図である。

【図11】追尾制御盤の概略上面図である。

【図12】電圧変換部の回路図である。

【図13】電圧変換部の概略上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

【0012】

（１）本発明の一態様に係る水素精製システムは、枠体と、枠体の下端に設けられた底板とを含む筐体と、底板上に配置された集光型太陽光発電素子とを有する集光型太陽光発電モジュールと、集光型太陽光発電モジュールから供給される電力により水を電気分解して水素を発生させる水素精製装置と、集光型太陽光発電モジュール内に発生した熱により水を昇温させる排熱機構とを備える。

【0013】

（１）の水素精製システムによると、外気温によらず効率的に水素を発生させることが可能となる。

【0014】

（２）（１）の水素精製システムにおいて、排熱機構は、熱交換器と、底板内に設けられ、冷媒が流れ、かつ熱交換器に接続される流路とを有しており、熱交換器は、冷媒により水を昇温させるように構成されていてもよい。

【0015】

（２）の水素精製システムによると、水により排熱機構内の流路が汚染されてしまうことを防止することが可能となる。

【0016】

（３）（１）の水素精製システムにおいて、排熱機構は、底板内に設けられ、かつ水が流れる流路を有していてもよい。

【0017】

（３）の水素精製システムによると、熱交換器を用いることなく水を昇温させることができる。すなわち、システム構成を簡略化することが可能となる。

【0018】

（４）（２）又は（３）の水素精製システムにおいて、流路は集光型太陽光発電素子の下に配置されていてもよい。

【0019】

（４）の水素精製システムによると、効率的に集光型太陽光発電素子を冷却することが可能となる。

【0020】

（５）（１）の水素精製システムにおいて、排熱機構は、熱交換器と、底板上に配置され、冷媒が流れ、かつ熱交換器に接続される流路とを有し、熱交換器は、冷媒により水を昇温させ、集光型太陽光発電素子は、流路上に配置されていてもよい。

【0021】

（５）の水素精製システムによると、効率的に集光型太陽光発電素子を冷却することが可能となる。

【0022】

（６）（５）の水素精製システムにおいて、枠体と前記底板とは、樹脂材料により一体に形成されていてもよい。

【0023】

（６）の水素精製システムによると、集光型太陽光発電モジュールの製造が容易となり、集光型太陽光発電モジュールの軽量化を図ることができる。

【0024】

（７）（５）又は（６）の水素精製システムにおいて、流路と集光型太陽光発電素子とは、電気的に接続されていてもよい。

【0025】

（７）の水素精製システムによると、集光型太陽光発電素子を接続するための配線を別途設けることが不要となる。

【0026】

（８）（２）〜（７）の水素精製システムは、集光型太陽光発電モジュールを日照方向に追従するように制御し、かつ内部に第１の配管を有する追尾制御盤をさらに備えていてもよく、第１の配管は流路に接続されていてもよい。

【0027】

（８）の水素精製システムによると、システムからの排熱をより効率的に利用することが可能となる。

【0028】

（９）（２）〜（８）の水素精製システムは、集光型太陽光発電モジュールから供給される電圧を変換し、かつ内部に第２の配管を有する電圧変換部をさらに備えていてもよく、第２の配管は流路に接続されていてもよい。

【0029】

（９）の水素精製システムによると、システムからの排熱をより効率的に利用することが可能となる。

【0030】

[本発明の実施形態の詳細]
以下に、本発明の実施形態の詳細について図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0031】

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態に係る水素精製システムの構成について説明する。

【0032】

図１は、第１の実施形態に係る水素精製システムの全体構成を示す模式図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る水素精製システムは、集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置２と、排熱機構３とを有している。集光型太陽光発電装置１は、複数の集光型太陽光発電モジュール１１を有している。

【0033】

集光型太陽光発電装置１は、架台４に取り付けられている。なお、架台４は、駆動装置４１（図示せず）と、太陽方位センサ４２（図示せず）と、追尾制御盤４３とを有している。

【0034】

駆動装置４１は、集光型太陽光発電装置１の受光面の方向を変化させる。より具体的には、駆動装置４１は、モータ等の動力源を含んでいる。太陽方位センサ４２は、太陽の方向を示す信号を出力する。より具体的には、太陽方位センサ４２は、太陽の方向を検知するためのセンサを含んでいる。追尾制御盤４３は、太陽方位センサ４２からの信号に基づき、駆動装置４１を制御する。より具体的には、追尾制御盤４３は、受光面が太陽の方向に正対するように駆動装置４１に含まれるモータ等の動力源を制御する。

【0035】

図２は、集光型太陽光発電装置１の上面図である。図２に示すように、各々の集光型太陽光発電モジュール１１は、筐体１２と、集光型太陽光発電素子１３とを有している。集光型太陽光発電素子１３は、各々の集光型太陽光発電モジュール１１の内部に、複数配置されている。複数個の集光型太陽光発電素子１３は、行列状に配置されている。

【0036】

図３は、集光型太陽光発電モジュール１１の拡大断面図である。図３に示すように、筐体１２は、枠体１２ａと、底板１２ｂと、天板１２ｃとを有している。枠体１２ａは、筐体１２の側壁を構成している。枠体１２ａには、例えば樹脂材料が用いられる。枠体１２ａに用いられる樹脂材料は、例えばガラス繊維を含有するＰＢＴ（ポリブチルテレフタラート）樹脂である。

【0037】

底板１２ｂは、筐体１２の底面を構成している。底板１２ｂは、枠体１２ａの下端に設けられている。底板１２ｂ内には、流路１２ｂａが設けられている。より具体的には、底板１２ｂは、上部底板１２ｂｂと、下部底板１２ｂｃとを有している。上部底板１２ｂｂには、溝１２ｂｄが形成されている。上部底板１２ｂｂは、溝１２ｂｄが設けられた面が下部底板１２ｂｃに対応するように配置されている。上部底板１２ｂｂと下部底板１２ｂｃとは、ろう材１２ｂｅにより接合されている。これにより、底板１２ｂ内に、流路１２ｂａが形成されている。流路１２ｂａは、排熱機構３の一部を構成している。流路１２ｂａには、冷媒が流れる。冷媒は、液体又は気体である。

【0038】

底板１２ｂは、枠体１２ａよりも熱伝導率が高い材料により形成されている。例えば、枠体１２ａが樹脂材料により形成されている場合、底板１２ｂは金属材料により形成されている。底板１２ｂに用いられる金属材料は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）である。

【0039】

底板１２ｂ上には、集光型太陽光発電素子１３が設けられている。底板１２ｂと集光型太陽光発電素子１３との間には、絶縁材１４と、配線材１５とが設けられている。絶縁材１４は、底板１２ｂ上に設けられている。配線材１５は、絶縁材１４上に設けられている。配線材１５は、集光型太陽光発電素子１３に電気的に接続されている。絶縁材１４には、例えばポリイミドが用いられる。配線材１５には、例えばＣｕが用いられる。絶縁材１４と配線材１５とは、例えばフレキシブルプリント回路（Flexible Printed Circuit、ＦＰＣ）基板を構成している。

【0040】

図２及び図３に示すように、集光型太陽光発電素子１３は、流路１２ｂａ上に設けられていることが好ましい。すなわち、集光型太陽光発電素子１３は、流路１２ｂａと平面視において（底板１２ｂに垂直な方向からみて）重なっている位置に配置されていることが好ましい。

【0041】

図３に示すように、天板１２ｃは、筐体１２の天面を構成している。天板１２ｃは、枠体１２ａの上端に設けられている。枠体１２ａの上端は、枠体１２ａの底板１２ｂが設けられる側の端である下端の反対側の端である。

【0042】

天板１２ｃには、１次光学系１６が設けられている。１次光学系１６は、例えばフレネルレンズである。集光型太陽光発電素子１３上には、２次光学系１７が設けられている。２次光学系１７は、例えばロッドレンズである。２次光学系１７は、球レンズ等であってもよい。太陽光は、１次光学系１６により集光され、２次光学系１７に入射する。２次光学系１７に入射した太陽光は、集光型太陽光発電素子１３上に伝達される。

【0043】

集光型太陽光発電素子１３は、伝達された太陽光を受光することにより、発電を行う。集光型太陽光発電素子１３により発電された電力は、水素精製装置２に供給される。なお、図１に示すように、第１の実施形態に係る水素精製システムは、電圧変換部５を有していてもよい。電圧変換部５は、例えばＤＣＤＣコンバータである。電圧変換部５は、集光型太陽光発電装置１から供給される電力の電圧変換を行う。

【0044】

図４は、水素精製装置２の構成を示す模式図である。図４に示すように、水素精製装置２は、貯留槽２１と、陽極２２と、陰極２３と、隔壁２４とを有している。貯留槽２１には、配管３３が接続されている。貯留槽２１には、電気分解の対象となる水２１ａが貯留されている。水２１ａには、電気分解を容易にするため、添加物として例えば水酸化ナトリウムが添加されている。なお、水２１ａの添加物は、例えば炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、又は水酸化カリウム等であってもよい。但し、水２１ａは、例えば純水であってもよい。

【0045】

陽極２２及び陰極２３は、集光型太陽光発電装置１（又は電圧変換部５）に接続されている。陽極２２及び陰極２３において、集光型太陽光発電装置１から供給された電力により、水２１ａの電気分解が行われる。その結果、陽極２２において、水素２１ｂが発生し、陰極２３から酸素２１ｃが発生する。

【0046】

排熱機構３は、太陽光発電モジュール１１内に発生した熱により、水素精製装置２に貯留されている水２１ａを昇温させる。より具体的には、図１に示すように、排熱機構３は、流路１２ｂａ（図１において図示していない）と、熱交換器３１と、配管３２と、配管３３とを有している。

【0047】

熱交換器３１は、入口側配管３１ａと、出口側配管３１ｂとを有している。入口側配管３１ａは、流路１２ｂａに接続されている。入口側配管３１ａと流路１２ｂａとは、配管３２を介して接続されている。出口側配管３１ｂは、水素精製装置２の貯留槽２１と接続している。出口側配管３１ｂと貯留槽２１とは、配管３３を介して接続されている。熱交換器３１は、入口側配管３１ａを通る冷媒と出口側配管３１ｂを通る水２１ａとの間で熱交換を行う。これにより、排熱機構３は、太陽光発電モジュール１１内で発生した熱で水２１ａを昇温させる。

【0048】

図５は、第１の実施形態に係る水素精製システムの変形例の全体構成を示す模式図である。図５に示すように、排熱機構３は、流路１２ｂａと、配管３３とを有しており、熱交換器３１を有していない。流路１２ｂａは、配管３３に接続されている。この場合、流路１２ｂａを水２１ａが通ることにより、水２１ａが太陽光発電モジュール１１内で発生した熱により昇温される。排熱機構３は、このような構成により、集光型太陽光発電モジュール１１内で発生した熱により水２１ａを昇温してもよい。

【0049】

以下に、第１の実施形態に係る水素精製システムの効果について説明する。
第１の実施形態に係る水素精製システムは、集光型太陽光発電モジュール１１が排熱機構３により冷却されるとともに、集光型太陽光発煙モジュール１１内で発生した熱で水素精製装置２内に貯留されている水２１ａの水が昇温される。そのため、第１の実施形態に係る水素精製システムによると、外気温によらず集光型太陽光発電モジュール１１及び水素精製装置２の効率が改善する。

【0050】

第１の実施形態に係る水素精製システムにおいて、排熱機構３が熱交換器３１を有している場合、水素精製装置２に貯留されている水２１ａが集光型太陽光発電モジュール１１内の流路１２ｂａを流れることはない。そのため、水２１ａの添加物により流路１２ｂａが腐食等されてしまうことを防止することが可能となる。

【0051】

第１の実施形態に係る水素精製システムにおいて、排熱機構３が流路１２ｂａと配管３３とを有しており、熱交換器３１を有していない場合、水２１ａが集光型太陽光発電モジュール１１内で発生した熱により昇温される。そのため、この場合には、水素精製装置２内の水２１ａの昇温をより効率的に行うことが可能となる。また、この場合には、水素精製システムのシステム構成を簡略化することが可能となる。

【0052】

第１の実施形態に係る水素精製システムにおいて、流路１２ｂａが平面視において集光型太陽光発電素子１３と重なる位置に設けられている場合、集光型太陽光発電モジュール１２内で発生した熱を効率的に排熱機構３に伝達することが可能となる。そのため、この場合、水素精製システムの効率がさらに改善する。

【0053】

（第２の実施形態）
以下に、第２の実形態に係る水素精製システムの構成について説明する。

【0054】

なお、以下においては第１の実施形態に係る水素精製システムと異なる点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0055】

図６は、第２の実施形態に係る水素発生システムの全体構成を示す模式図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る水素発生システムは、集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置２と、排熱機構３とを有している。集光型太陽光発電装置１は、架台４に取り付けられており、架台４は、駆動装置４１（図示せず）と、太陽方位センサ４２（図示せず）と、追尾制御盤４３とを有している。集光型太陽光発電装置１と水素精製装置２との間には、電圧変換部５が設けられている。

【0056】

排熱機構３は、流路１２ｂａ（図７参照）と、熱交換器３１と、配管３２と、配管３３とを有している。なお、排熱機構３は、流路１２ｂａと、配管３３とを有しており、熱交換器３１を有していなくてもよい。

【0057】

図７は、第２の実施形態に係る水素発生システムにおける集光型太陽光発電モジュール１１の拡大断面図である。図７に示すように、筐体１２は、枠体１２ａと、底板１２ｂと、天板１２ｃとを有している。枠体１２ａ及び底板１２ｂは、好ましくは同一の材料により構成されている。枠体１２ａ及び底板１２ｂには、好ましくは樹脂材料が用いられる。枠体１２ａ及び底板１２ｂは、好ましくは一体成型されている。

【0058】

底板１２ｂ上には、流路１２ｂａが設けられている。より具体的には、流路１２ｂａは、管状部材１８中に設けられている。管状部材１８は、底板１２ｂ上に設けられている。管状部材１８には、Ａｌ、Ｃｕ等が用いられる。なお、流路１２ｂａは、配管３２を介して熱交換器３１に接続されている。熱交換器３１は、配管３２を介して水素精製装置２の貯留槽２１に接続されている。なお、排熱機構３が熱交換器３１を有しない場合、流路１２ｂａは、配管３３を介して水素精製装置２の貯留槽２１に接続されている。

【0059】

管状部材１８上には、集光型太陽光発電素子１３が設けられている。集光型太陽光発電素子１３と管状部材１８の間には、絶縁材１４と配線材１５とが設けられている。絶縁材１４は、管状部材１８上に設けられている。配線材１５は、絶縁材１４上に設けられている。集光型太陽光発電素子１３は、配線材１５に電気的に接続されている。

【0060】

以下に、第２の実施形態に係る水素発生システムの効果について説明する。
第２の実施形態に係る水素発生システムによると、外気温によらず水素発生システムの効率を改善することが可能となる。

【0061】

また、第２の実施形態に係る水素発生システムによると、集光型太陽光発電モジュール１１からの排熱は、底板１２ｂ上に設けられた流路１２ｂａが担うことになるため、底板１２ｂに熱伝導性の高い材料を用いる必要はない。そのため、底板１２ｂを枠体１２ａと同様の樹脂材料を用いて一体成型することが可能となる。そのため、底板１２ｂと枠体１２ａとが樹脂材料により一体成型されている場合、集光型太陽光発電モジュールの製造が簡略化されるとともに、集光型太陽光発電モジュールを軽量化することができる。

【0062】

（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態に係る水素精製システムの構成について説明する。

【0063】

なお、以下においては、第２の実施形態に係る水素精製システムと異なる点について説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0064】

図８は、第３の実施形態に係る水素発生システムの全体構成を示す模式図である。図８に示すように、第３の実施形態に係る水素発生システムは、集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置２と、排熱機構３とを有している。集光型太陽光発電装置１は、架台４に取り付けられており、架台４は、駆動装置４１（図示せず）と、太陽方位センサ４２（図示せず）と、追尾制御盤４３とを有している。集光型太陽光発電装置１と水素精製装置２との間には、電圧変換部５が設けられている。

【0065】

排熱機構３は、流路１２ｂａ（図９参照）と、熱交換器３１と、配管３２と、配管３３とを有している。なお、排熱機構３は、流路１２ｂａと、配管３３とを有しており、熱交換器３１を有していなくてもよい。

【0066】

図９は、第３の実施形態に係る水素発生システムにおける集光型太陽光発電モジュール１１の拡大断面図である。図９に示すように、筐体１２は、枠体１２ａと、底板１２ｂと、天板１２ｃとを有している。枠体１２ａ及び底板１２ｂは、好ましくは同一の材料により構成されている。枠体１２ａ及び底板１２ｂには、好ましくは樹脂材料が用いられる。枠体１２ａ及び底板１２ｂは、好ましくは一体成型されている。

【0067】

底板１２ｂ上には、流路１２ｂａが設けられている。より具体的には、流路１２ｂａは、管状部材１８中に設けられている。管状部材１８は、底板１２ｂ上に設けられている。管状部材１８には、Ａｌ、Ｃｕ等が用いられる。なお、流路１２ｂａは、管状部材１８と配管３２とを接続することにより、熱交換器３１に接続されている。熱交換器３１は、配管３２と接続することにより、水素精製装置２の貯留槽２１に接続されている。なお、この場合、配管３２は、絶縁のため、絶縁材料により形成されている。排熱機構３が熱交換器３１を有しない場合、流路１２ｂａは、管状部材１８と配管３３とを接続することにより、水素精製装置２の貯留槽２１に接続されている。なお、この場合、配管３３は、絶縁のため、絶縁材料により形成されている。

【0068】

管状部材１８は、第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとに分割されている。管状部材１８の延在方向の一方の側方が第１の部分１８ａとなっており、管状部材１８の延方の他方の側方が第２の部分１８ｂとなっている。第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとの間には、絶縁部１８ｃが設けられている。絶縁部１８ｃは、例えばブチルゴムにより形成されている。

【0069】

管状部材１８上には、集光型太陽光発電素子１３が設けられている。集光型太陽光発電素子１３は、管状部材１８に電気的に接続されている。例えば、集光型太陽光発電素子１３の陽極は第１の部分１８ａに電気的に接続され、集光型太陽光発電素子１３の陰極は第２の部分１８ｂに電気的に接続されている。なお、集光型太陽光発電素子１３と管状部材１８との間には、絶縁材１４及び配線材１５は設けられていない。換言すれば、集光型太陽光発電素子１３は、管状部材１８上に直接設けられている。

【0070】

以下に、第３の実施形態に係る水素精製システムの効果について説明する。
第２の実施形態に係る水素発生システムによると、外気温によらず水素発生システムの効率を改善することが可能となる。

【0071】

また、第３の実施形態に係る水素精製システムによると、絶縁材１４及び配線材１５を省略することが可能となる。そのため、第３の実施形態に係る水素精製システムによると、製造コストの低減を図ることが可能となる。さらに、第３の実施形態に係る水素精製システムによると、集光型太陽光発電素子１３と管状部材１８との間に絶縁材１４が設けられていないため、集光型太陽光発電素子１３から発生した熱をより効率的に排熱することが可能となる。

【0072】

（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態に係る水素精製システムの構成について説明する。

【0073】

なお、以下においては、第１乃至第３の実施形態に係る水素精製システムと異なる点について説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0074】

図１０は、第４の実施形態に係る水素発生システムの全体構成を示す模式図である。図１０に示すように、第２の実施形態に係る水素発生システムは、集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置２と、排熱機構３とを有している。排熱機構３は、流路１２ｂａ（図示しない）と、流路１２ｂａに接続された配管３２と、配管３２に接続された熱交換器３１と、熱交換器３１に接続された配管３３とを有している。排熱機構３は、流路１２ｂａ（図示しない）と、流路１２ｂａに接続された配管３３とを有しており、配管３２と熱交換器３１とを有していなくてもよい。

【0075】

集光型太陽光発電装置１は、架台４に取り付けられており、架台４は、駆動装置４１（図示せず）と、太陽方位センサ４２（図示せず）と、追尾制御盤４３とを有している。集光型太陽光発電装置１と水素精製装置２との間には、電圧変換部５が設けられている。

【0076】

図１１は、追尾制御盤４３の概略上面図である。図１１に示すように、追尾制御盤４３は、制御部４３ａと、電源部４３ｂと、端子部４３ｃと、第１の配管４３ｄとを有している。制御部４３ａは、太陽方位センサ４２からの信号に基づき、駆動装置４１の制御を実行する部分である。電源部４３ｂは、例えば、交流電源を制御用の直流電源に変換する部分である。端子部４３ｃは、各種の外部との接続端子が設けられる部分である。

【0077】

第１の配管４３ｄは、追尾制御盤４３の内部に設けられている。追尾制御盤４３の内部においては、電源部４３ｂからの発熱量が最も大きい。そのため、第１の配管４３ｄは、電源部４３ｂの周囲に設けられることが好ましい。より具体的には、第１の配管４３ｄは、電源部４３ｂの筐体上に設けられることが、好ましい。なお、第１の配管４３ｄには、Ａｌ、Ｃｕ等が用いられる。

【0078】

上記のとおり、電圧変換部５は、例えば、ＤＣＤＣコンバータである。図１２は、電圧変換部５の回路図である。図１２に示すように、電圧変換部５は、スイッチング部５１と、ダイオード５２と、コイル部５３と、キャパシタ部５４とにより構成されている。スイッチング部５１は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。

【0079】

図１３は、電圧変換部５の概略上面図である。図１３に示すように、電圧変換部５は、筐体５５と、基板５６と、第２の配管５７とを有している。スイッチング部５１、ダイオード５２、コイル部５３及びキャパシタ部５４は、基板５６上に搭載されている。基板５６は、筐体５５の内部に収納されている。第２の配管５７は、筐体５５の内部に設けられている。

【0080】

電圧変換部５においては、スイッチング部５１、ダイオード５２及びコイル部５３からの発熱量が多い。そのため、第２の配管５７は、スイッチング部５１、ダイオード５２及びコイル部５３の周囲に設けられることが好ましい。なお、第２の配管５７には、Ａｌ、Ｃｕ等が用いられる。

【0081】

第１の配管４３ｄ及び第２の配管５７は、流路１２ｂａと接続されている。より具体的には、第１の配管４３ｄ及び第２の配管５７は、配管３２の経路上に配置されている。なお、排熱機構３が配管３２と熱交換器３１とを有しない場合には、第１の配管４３ｄ及び第２の配管５７は、配管３３の経路上に配置されることにより、流路１２ｂａと接続されている。

【0082】

以下に、第４の実施形態に係る水素精製システムの効果について説明する。
第４の実施形態に係る水素精製システムによると、集光型太陽光発電モジュール１１内で発生した熱のみならず、追尾制御盤４３及び電圧変換部５内で発生した熱も用いて水素精製装置２の水２１ａを昇温することができる。そのため、第４の実施形態に係る水素精製システムによると、水素精製システムからの排熱をより効率的に利用することが可能となる。

【0083】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0084】

１ 集光型太陽光発電装置
２ 水素精製装置
３ 排熱機構
４ 架台
５ 電圧変換部
１１ 集光型太陽光発電モジュール
１２ 筐体
１２ａ 枠体
１２ｂ 底板
１２ｂａ 流路
１２ｂｂ 上部底板
１２ｂｃ 下部底板
１２ｂｄ 溝
１２ｂｅ ろう材
１２ｃ 天板
１３ 集光型太陽光発電素子
１４ 絶縁材
１５ 配線材
１６ １次光学系
１７ ２次光学系
１８ 管状部材
１８ａ 第１の部分
１８ｂ 第２の部分
１８ｃ 絶縁部
２１ 貯留槽
２１ａ 水
２１ｂ 水素
２１ｃ 酸素
２２ 陽極
２３ 陰極
２４ 隔壁
３１ 熱交換器
３１ａ 入口側配管
３１ｂ 出口側配管
３２，３３ 配管
４１ 駆動装置
４２ 太陽方位センサ
４３ 追尾制御盤
４３ａ 制御部
４３ｂ 電源部
４３ｃ 端子部
４３ｄ 第１の配管
５１ スイッチング部
５２ ダイオード
５３ コイル部
５４ キャパシタ部
５５ 筐体
５６ 基板
５７ 第２の配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】