特開 2023-29053 太陽光パネルの冷却システム、及び太陽光パネルの冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023029053

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】太陽光パネルの冷却システム、及び太陽光パネルの冷却方法

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/42 20140101AFI20230224BHJP

【ＦＩ】

H02S40/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021135127

(22)【出願日】2021-08-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 誠

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F151BA03

5F151BA11

5F151JA15

5F151JA28

5F151JA30

5F251BA03

5F251BA11

5F251JA15

5F251JA28

5F251JA30

(57)【要約】

【課題】太陽光パネルの冷却効率を高めることを目的とする。
【解決手段】太陽光パネルの冷却システム２０は、構造物１０の屋外に設置される太陽光パネル３０と、構造物１０に設置される空調装置４０と、空調装置４０で発生したドレン水を貯留するドレンタンク５０と、ドレンタンク５０から供給されたドレン水によって太陽光パネル３０を冷却する冷却装置６０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物の屋外に設置される太陽光パネルと、
前記構造物に設置される空調装置と、
前記空調装置で発生したドレン水を貯留するドレンタンクと、
前記ドレンタンクから供給されたドレン水によって前記太陽光パネルを冷却する冷却装置と、
を備える太陽光パネルの冷却システム。

【請求項2】

前記冷却装置は、前記ドレンタンクから供給されたドレン水を、前記太陽光パネルの表面に散水する散水器を含む、
請求項１に記載の太陽光パネルの冷却システム。

【請求項3】

構造物を空調する空調装置で発生したドレン水を、前記構造物の屋外に設置された太陽光パネルに供給し、該太陽光パネルを冷却する、
太陽光パネルの冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光パネルの冷却システム、及び太陽光パネルの冷却方法に関する。

【背景技術】

【0002】

屋根を流れた雨水等を貯留する受水タンクと、受水タンクに貯留された雨水等を太陽光パネルの表面に散水し、太陽光パネルの表面を冷却する散水管とを備える太陽光パネルの冷却システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、空調装置で発生したドレン水を貯留するドレンタンクと、ドレンタンクに貯留されたドレン水を屋根に散水し、屋根を冷却する散水装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２－１３０８４号公報

【特許文献2】特開２００５－１１４２１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された技術では、雨水によって太陽光パネルの表面を冷却することにより、温度上昇に伴う太陽光パネルの発電効率の低下が低減される。

【0006】

しかしながら、太陽光パネルの冷却効率を高めるためには、さらなる改善の余地がある。

【0007】

本発明は、上記の事実を考慮し、太陽光パネルの冷却効率を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の太陽光パネルの冷却システムは、構造物の屋外に設置される太陽光パネルと、前記構造物に設置される空調装置と、前記空調装置で発生したドレン水を貯留するドレンタンクと、前記ドレンタンクから供給されたドレン水によって前記太陽光パネルを冷却する冷却装置と、を備える。

【0009】

請求項１に係る太陽光パネルの冷却システムによれば、構造物の屋外には、太陽光パネルが設置される。また、構造物には、空調装置が設置される。この空調装置で発生したドレン水は、ドレンタンクに貯留される。ドレンタンクに貯留されたドレン水は、冷却装置に供給される。

【0010】

ここで、冷却装置は、ドレンタンクから供給されたドレン水によって、太陽光パネルを冷却する。これにより、温度上昇に伴う太陽光パネルの発電効率の低下が抑制される。

【0011】

また、ドレン水の水温は、雨水や水道水等と比較して低い。したがって、前述したように、ドレン水によって、太陽光パネルを冷却することにより、太陽光パネルの冷却効率を高めることができる。

【0012】

請求項２に記載の太陽光パネルの冷却システムは、請求項１に記載の太陽光パネルの冷却システムにおいて、前記冷却装置は、前記ドレンタンクから供給されたドレン水を、前記太陽光パネルの表面に散水する散水器を含む。

【0013】

請求項２に係る太陽光パネルの冷却システムによれば、冷却装置は、ドレンタンクから供給されたドレン水を、太陽光パネルの表面に散水する散水器を含む。

【0014】

ここで、比較例として、例えば、太陽光パネルの表面に水道水を散水し、太陽光パネルを冷却することが考えられる。

【0015】

しかしながら、この場合、水道水に含まれるカルキによって太陽光パネルの表面が汚れ、太陽光パネルの発電効率が低下する可能性がある。

【0016】

これに対して本発明では、カルキを含まないドレン水を太陽光パネルの表面に散水する。したがって、本発明では、太陽光パネルの表面の汚れを抑制しつつ、太陽光パネルを冷却することができる。

【0017】

請求項３に記載の太陽光パネルの冷却方法は、構造物を空調する空調装置で発生したドレン水を、前記構造物の屋外に設置された太陽光パネルに供給し、該太陽光パネルを冷却する。

【0018】

請求項３に係る太陽光パネルの冷却方法によれば、構造物を空調する空調装置で発生したドレン水を、構造物の屋外に設置された太陽光パネルに供給し、当該太陽光パネルを冷却する。これにより、温度上昇に伴う太陽光パネルの発電効率の低下が抑制される。

【0019】

また、ドレン水の水温は、雨水や水道水等と比較して低い。したがって、前述したように、ドレン水によって、太陽光パネルを冷却することにより、太陽光パネルの冷却効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明によれば、太陽光パネルの冷却効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一実施形態に係る太陽光パネルの冷却システムが適用された構造物を示す立断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照しながら、一実施形態について説明する。

【0023】

（太陽光パネルの冷却システム）
図１には、本実施形態に係る太陽光パネルの冷却システム２０が適用された構造物１０が示されている。構造物１０は、例えば、保冷倉庫とされており、その室内１０Ａの温度が、常時、所定温度以下になるように空調されている。

【0024】

太陽光パネルの冷却システム２０は、太陽光パネル３０と、空調装置４０と、ドレンタンク５０と、冷却装置６０と、制御装置７０とを備えている。

【0025】

（太陽光パネル）
太陽光パネル（ソーラーパネル）３０は、構造物１０の屋外に設置され、日射を受けることにより発電する発電機とされる。この太陽光パネル３０は、例えば、パネル状に形成されており、構造物１０の屋上や庭等に、斜めに設置される。また、太陽光パネル３０には、例えば、太陽光パネル３０で発電された電力を蓄電する図示しない蓄電池が電気的に接続されている。

【0026】

太陽光パネル３０には、温度センサ３２が設けられている。この温度センサ３２は、太陽光パネル３０の温度を検出し、検出した太陽光パネル３０の温度情報を、後述する制御装置７０に出力する。

【0027】

なお、温度センサ３２で検出する太陽光パネル３０の温度は、太陽光パネル３０の受光面３０Ａの温度であっても良いし、太陽光パネル３０の発電モジュールの温度であっても良い。また、温度センサ３２は、温度検出部の一例である。また、太陽光パネル３０の受光面３０Ａは、太陽光パネル３０の表面の一例である。

【0028】

（空調装置）
空調装置４０は、例えば、一般的なエアコンとされる。この空調装置４０は、構造物１０の室内（屋内）１０Ａに設置される室内機４２と、構造物１０の室外（屋外）に設置される室外機４４とを備えている。なお、室外機４４は、構造物１０の庭やバルコニー、ベランダ、屋上等の屋外に設置される。

【0029】

室内機４２は、例えば、図示しない蒸発器を有している。また、室外機は、図示しない圧縮器、放熱器、及び膨張器を有している。これらの蒸発器、圧縮器、放熱器、及び膨張器には、冷媒が循環される。

【0030】

蒸発器は、膨張器で膨張された冷媒を蒸発させる。これにより、蒸発潜熱によって構造物１０の室内が冷却される。蒸発器で蒸発された冷媒は、圧縮器によって圧縮され、昇温された後、放熱器で放熱される。これにより、冷媒が凝縮される。凝縮された冷媒は、膨張器で膨張され後、蒸発器へ再び供給される。この冷凍サイクルを繰り返すことにより、構造物１０の室内が冷却（冷房）される。

【0031】

（ドレンタンク）
ドレンタンク５０は、空調装置４０で発生するドレン水を貯留するタンクとされる。このドレンタンク５０は、ドレン回収管５２を介して室内機４２及び室外機４４とそれぞれ接続されている。これにより、構造物１０の室内１０Ａの空調に伴って室内機４２及び室外機４４で発生したドレン水が、ドレン回収管５２を介してドレンタンク５０に供給される。

【0032】

なお、本実施形態では、ドレンタンク５０が、構造物１０の地下階１０Ｂ等の屋内に設置されている。しかし、ドレンタンク５０の設置場所は、適宜変更可能であり、例えば、構造物１０の庭等の屋外に設定されても良い。

【0033】

（冷却装置）
冷却装置６０は、ドレンタンク５０から供給されたドレン水によって太陽光パネル３０を冷却するとともに、太陽光パネル３０の受光面３０Ａを清掃する装置とされる。この冷却装置６０は、散水器６２と、ポンプ６４とを有している。

【0034】

散水器６２は、例えば、ドレンタンク５０から供給されたドレン水を、太陽光パネル３０の受光面３０Ａに対して散水する散水ノズル等とされる。また、散水器６２は、例えば、傾斜する太陽光パネル３０の上端側に設置される。この散水器６２には、ドレン供給管５４を介してドレンタンク５０が接続されている。

【0035】

ドレン供給管５４には、ポンプ６４が設けられている。このポンプ６４が作動することにより、ドレンタンク５０に貯留されたドレン水が、ドレン供給管５４を介して散水器６２に供給され、散水器６２から太陽光パネル３０の受光面３０Ａに対して散水される。このドレン水によって、太陽光パネル３０が冷却されるとともに、太陽光パネル３０の受光面３０Ａが清掃される。

【0036】

なお、ポンプ６４には、後述する制御装置７０が電気的に接続されている。

【0037】

（制御装置）
制御装置７０は、太陽光パネル３０の温度に基づいて、ポンプ６４の動作を制御する。この制御装置７０には、前述した温度センサ３２が電気的に接続されている。

【0038】

制御装置７０は、例えば、コンピュータで実現される。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、一時記憶領域としてのメモリと、不揮発性の記憶部とを備えている。また、コンピュータは、図示しない入出力装置を備えている。なお、制御装置７０、及びＣＰＵは、制御部の一例である。

【0039】

記憶部は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等によって実現される。記録媒体としての記憶部には、コンピュータを、制御装置７０として機能させるための制御プログラムが予め記憶されている。また、記憶部には、太陽光パネル３０の基準温度が予め記憶されている。

【0040】

ＣＰＵは、制御プログラムを記憶部から読み出してメモリに展開し、制御プログラムが有する各工程を順次実行する。なお、制御プログラムによって実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現することも可能である。

【0041】

（太陽光パネルの冷却方法）
次に、本実施形態に係る太陽光パネルの冷却システム２０の動作を説明しつつ、太陽光パネルの冷却方法の一例について説明する。

【0042】

図１には、例えば日中において、太陽光パネル３０が作動されるとともに、空調装置４０が作動された状態が示している。一方、ポンプ６４は、停止されている。

【0043】

この状態では、太陽光パネル３０が発電された電力が、例えば、図示しない蓄電池に蓄電される。また、空調装置４０によって、構造物１０の室内１０Ａが冷房される。この際、空調装置４０の室内機４２及び室外機４４で発生したドレン水が、ドレン回収管５２を介してドレンタンク５０に回収され、貯留される。

【0044】

ここで、太陽光パネル３０の温度が所定値以上になると、太陽光パネル３０の発電効率が低下する。この対策として制御装置７０は、温度センサ３２で検出された太陽光パネル３０の温度が、予め定められた基準値以上の場合にポンプ６４を作動する。

【0045】

これにより、ドレンタンク５０に貯留されたドレン水がポンプ６４によって汲み上げられ、ドレン供給管５４を介して散水器６２に供給される。これにより、散水器６２から太陽光パネル３０の受光面３０Ａに対してドレン水が散水され、太陽光パネル３０が冷却される。

【0046】

一方、制御装置７０は、温度センサ３２で検出された太陽光パネル３０の温度が、予め定められた基準値未満の場合には、ポンプ６４を作動せず、又はポンプ６４の作動を停止する。これにより、ドレンタンク５０からドレン供給管５４を介して散水器６２に供給されるドレン水が停止される。この結果、太陽光パネル３０の冷却が停止される。

【0047】

このように本実施形態に係る太陽光パネルの冷却方法では、構造物１０を空調する空調装置４０で発生したドレン水を、構造物１０の屋外に設置された太陽光パネル３０に供給し、太陽光パネル３０を冷却する。

【0048】

（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。

【0049】

本実施形態によれば、構造物１０の屋外には、太陽光パネル３０が設置されている。また、構造物１０には、空調装置４０が設置されている。この空調装置４０で発生したドレン水は、ドレンタンク５０に貯留されている。ドレンタンク５０に貯留されたドレン水は、冷却装置６０の散水器６２に供給され、散水器６２から太陽光パネル３０の受光面３０Ａに散水される。

【0050】

これにより、ドレン水によって太陽光パネル３０が冷却される。したがって、温度上昇に伴う太陽光パネル３０の発電効率の低下が抑制される。

【0051】

また、ドレン水の水温は、雨水や水道水等と比較して低い。したがって、前述したように、ドレン水によって、太陽光パネル３０を冷却することにより、太陽光パネル３０の冷却効率を高めることができる。

【0052】

さらに、散水器６２からドレン水を太陽光パネル３０の受光面３０Ａに散水することにより、当該受光面３０Ａが清掃される。したがって、受光面３０Ａの汚れ等に伴う太陽光パネル３０の発電効率の低下も抑制することができる。

【0053】

ここで、比較例として、例えば、太陽光パネル３０の受光面３０Ａに水道水を散水し、太陽光パネル３０を冷却することが考えられる。

【0054】

しかしながら、この場合、水道水に含まれるカルキによって太陽光パネル３０の受光面３０Ａが汚れ、太陽光パネルの発電効率が低下する可能性がある。

【0055】

これに対して本実施形態では、カルキを含まないドレン水を太陽光パネル３０の受光面３０Ａに散水する。したがって、本実施形態では、太陽光パネル３０の受光面３０Ａの汚れを抑制しつつ、太陽光パネル３０を冷却することができる。

【0056】

さらに、制御装置７０は、温度センサ３２で検出された太陽光パネル３０の温度に基づいて、冷却装置６０のポンプ６４を作動する。より具体的には、制御装置７０は、温度センサ３２で検出された太陽光パネル３０の温度が、基準値以上の場合に、ポンプ６４を作動する。これにより、散水器６２から太陽光パネル３０の受光面３０Ａに対してドレン水が散水され、太陽光パネル３０が冷却される。

【0057】

このように本実施形態では、太陽光パネル３０の温度に基づいて、当該太陽光パネル３０を冷却することにより、太陽光パネル３０の発電効率の低下を効率的に抑制することができる。さらに、本実施形態では、太陽光パネル３０の冷却のタイミングで、太陽光パネル３０の受光面３０Ａを清掃することができる。

【0058】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0059】

上記実施形態の制御装置７０は、温度センサ３２で検出された太陽光パネル３０の温度に基づいて、冷却装置６０のポンプ６４を作動する。しかし、制御装置７０は、太陽光パネル３０の温度に限らず、例えば、太陽光パネル３０の周辺の気温に基づいて、ポンプ６４を作動しても良いし、定期的にポンプ６４を作動しても良い。また、例えば、太陽光パネル３０の管理者が制御装置７０を操作することにより、ポンプ６４を作動しても良い。

【0060】

また、上記実施形態の散水器６２は、太陽光パネル３０の受光面３０Ａに対してドレン水を散水する。しかし、散水器６２は、太陽光パネル３０を冷却可能であれば良く、例えば、太陽光パネル３０の裏面（受光面３０Ａと反対側の面）に対してドレン水を散水可能に構成しても良い。また、散水器６２は、例えば、太陽光パネル３０の受光面３０Ａ及び裏面に対してドレン水を散水可能に構成しても良い。

【0061】

また、冷却装置６０は、散水器６２に限らない。冷却装置６０は、例えば、太陽光パネル３０と熱交換可能な水冷ヒートシンクを含み、この水冷ヒートシンクにポンプ６４等によってドレン水を供給することにより、太陽光パネル３０を冷却することも可能である。

【0062】

また、上記実施形態の冷却装置６０は、ポンプ６４を有している。しかし、例えば、太陽光パネル３０が構造物１０の庭等に設置されるとともに、ドレンタンク５０が構造物１０の上階に設置され、ドレンタンク５０内のドレン水を自然落下によって太陽光パネル３０の供給可能な場合は、ポンプ６４は省略可能である。

【0063】

また、上記実施形態では、構造物１０が、保冷倉庫とされている。しかし、太陽光パネルの冷却システム２０は、保冷倉庫に限らず、太陽光パネル及び空調装置が設置される種々の構造物に適用可能である。

【0064】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0065】

１０ 構造物
２０ 太陽光パネルの冷却システム
３０ 太陽光パネル
４０ 空調装置
５０ ドレンタンク
６０ 冷却装置
６２ 散水器

【図1】