JP2009182103A - ソーラ発電用ヒートシンクおよびソーラ発電用システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽の位置に対応して効率的に受光できるように、所定の軸に関して回転するソーラ発電装置のソーラ発電素子の熱を、限定された空間を利用して、効率的に放熱することができるヒートシンクおよびソーラ発電用システムを提供する。
【解決手段】ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、相互に反対方向に屈曲され前記中央フィン部のそれぞれの側端部に位置する第１折り曲げ板状フィン部および第２折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンク、並びに、上述したソーラ発電用システム。
【選択図】図１

Description

この発明は、ソーラ発電用ヒートシンク、特にユニットのソーラ発電素子の熱を放熱するヒートシンク、および、ソーラ発電用システムに関する。

環境問題の高まりと共に、クリーンなエネルギーとしてソーラ発電が注目されている。即ち、太陽電池を用いて太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換して使用するソーラ発電システムが用いられている。ソーラ発電は、光を受けると電気エネルギーを発生させる一種の半導体「太陽電池」を利用した発電方式である。即ち、Ｐ型とＮ型を接続したシリコン半導体に太陽光線が当ると、負の電気と正の電気が生まれ、負の電気はＮ型シリコンへ、正の電気はＰ型シリコンに移動し、電極に電圧が生じる。この電極に外部から電球のような負荷を接続すると電流が流れて点灯する。この原理を利用し、周辺技術も応用してソーラ発電が実用化されている。

ソーラ発電システムが特開２００６−２９６６８号公報（特許文献１）に開示されている。図６は特許文献１に開示されたソーラ発電システムの概略構成図である。図６に示すように、ソーラ発電システム１０１は、太陽光を受けて発電するソーラパネル１２０と、ソーラパネル１２０の発電電力で駆動する電動圧縮機１１２を備えた冷媒回路１１０と、冷媒回路１１０によるヒートポンプ効果により温められたブラインをポンプ１３７により循環するブライン循環回路と、温水回路１４０とを備えている。

冷媒回路１１０は、電動圧縮機１１２、放熱器１１３、キャピラリチューブ１１６および蒸発器１１７等を順次環状に配管接続して形成されている。放熱器１１３は、貯湯槽１４２を加熱するための第１の熱交換器１１４と、ブライン循環回路１３０と熱交換可能に設けられた第２の熱交換器１１５からなっている。

特許文献１に開示されたソーラ発電システムにおいては、流動性熱媒体であるブラインがブライン循環回路に封入され、ブラインが循環する加熱配管３４がソーラパネルの裏側に熱交換可能に設けられている。
第２の熱交換器において、冷媒回路内の冷媒が流通する冷媒配管と、ブライン循環回路内のブラインが流通するブライン配管とを熱交換可能に密着固定している。

太陽光を集光する集光型ソーラ発電装置が特開２００１−２７４４４９号公報（特許文献２）に開示されている。図７は、特許文献２に開示された集光型ソーラ発電装置を説明する図である。六角錐形状の集光プリズムを上部縁が互いに隣接するように多数配列して、大きな面積の集光体を形成している。このように六角錐形状の集光プリズムを間に隙間がなく稠密に配置すると、多数の集光プリズムにより太陽光が集積化されるので、小さい面積の発電素子で入射する太陽光を無駄にすることなく有効に利用することができる。ソーラ発電素子は、各集光プリズムのそれぞれの下部先端に限定された部分にお互いに離間して設けられる。即ち、受光面積を大きく、ソーラ発電素子のトータル使用面積を小さくしている。

図７に示すように、配線１１５および引き出し電極端子１１６が設けられた１枚の共通絶縁基板１１４の上部に、ソーラ発電装置を複数個一体的に結合して形成された集光体１１３を受光面である底部１０３を上向きにして配置し、集光体１１３を形成する複数の錐形状集光プリズム１０３の下方先端部と基板１１４との間に光発電素子１０２をそれぞれ接着配置することによって、小さなトータル占有面積のソーラ発電素子で大きなソーラ発電装置１１０を実現している。
特開２００６−２９６６８号公報 特開２００１−２７４４４９号公報

特許文献１に示すソーラ発電システムでは、ソーラ発電素子の発熱を冷媒回路内の冷媒が流通する冷媒配管と、ブライン循環回路内のブラインが流通するブライン配管とを熱交換可能に密着固定した熱交換器によって行っている。従って、放熱機能は高いものの、広い面積を有し、複雑な構造を必要とする。従って、コンパクトなソーラ発電システムが困難である。

特許文献２に示すソーラ発電装置では、集光率が小さい場合には何ら問題は生じないが、個々のソーラ発電素子の集光率が大きくなってくると、ソーラ発電素子の機能が低下する。即ち、集光型ソーラ発電においては、発電量を多くするために集光率を上げると、ソーラ発電素子が高温となり発電効率が低下する。ソーラ発電素子が多くなっても、機能を維持するためには、ソーラ発電素子の熱を効率的に放熱する必要がある。

更に、集光型ソーラ発電装置は、時間または季節によって、太陽の位置に対応して効率的に受光できるように、所定の軸に関して回転できることが必要であり、ソーラ発電装置の回転移動に対応して、放熱装置も放熱機能を維持しつつ回転移動する必要がある。更に、ソーラ発電装置は昼夜の温度差が大きい条件下においても、故障することなく、コンパクトで、上述した放熱機能を維持しつつ、発電効率を高める必要がある。

従って、この発明の目的は、太陽の位置に対応して効率的に受光できるように、所定の軸に関して回転するソーラ発電装置のソーラ発電素子の熱を、限定された空間を利用して、効率的に放熱することができるヒートシンクを提供することにある。

発明者は上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、平らな中央フィン部と、一方の側端部付近が上方または下方に屈曲された第１折り曲げ板状フィンとからなる複数枚の放熱フィンを、平行に配置すると、中央フィン部および第１折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成され、ソーラユニットの熱を効果的に放熱することができることが判明した。

同様に、平らな中央フィン部と、相互に反対方向に屈曲され前記中央フィン部のそれぞれの側端部に位置する第１折り曲げ板状フィン部および第２折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンを、第１折り曲げ板状フィン部と第２折り曲げ板状フィン部が概ね平行になるように配置すると、第１折り曲げ板状フィン部に導入された空気が放熱フィンによって温められて上方に移動するので、第１折り曲げ板状フィン部、中央フィン部、および第２折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成され、ソーラユニットの熱を効果的に放熱することができることが判明した。

更に、底部に基板が設けられているソーラユニットの基板の熱を移動する放熱部が基板の下方に配置される状態で、基板の熱を効果的に放熱するためには、ヒートパイプが所謂トップヒートモードとなるので、ヒートパイプのコンテナの内部に毛細管力を備えたウイック機能を備えた逆作動型ヒートパイプを使用する必要があることが判明した。
この発明は、上述した研究成果に基づいてなされたものである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第１の態様は、ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、前記中央フィン部の一方の側端部付近が上方または下方に屈曲された第１折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第２の態様は、ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、相互に反対方向に屈曲され前記中央フィン部のそれぞれの側端部に位置する第１折り曲げ板状フィン部および第２折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第３の態様は、並列配置された複数枚の放熱フィンによって、前記第１折り曲げ板状フィン部および前記中央フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成されている、ソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第４の態様は、前記放熱フィンの前記第１折り曲げ板状フィン部と前記第２折り曲げ板状フィン部が概ね平行であり、並列配置された複数枚の放熱フィンによって、前記第１折り曲げ板状フィン部、前記中央フィン部、および前記第２折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成されている、ソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第５の態様は、ヒートパイプの基板側の端部がループ状であり、前記ループ状の端部が前記受熱板材の固定されていることを特徴とするソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第６の態様は、前記第１折り曲げ板状フィン部および前記第２折り曲げ板状フィン部とを結ぶ線に略並行な軸を回転軸として前記ソーラユニットが回転し、前記ヒートパイプ及び前記放熱フィンが前記ソーラユニットと一体的に回転することを特徴とするソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの第７の態様は、前記ヒートパイプが、コンテナの内部に毛細管力を有する機構を備えているソーラ発電用ヒートシンクである。

この発明のソーラ発電用システムの第１の態様は、上述したソーラユニットの底部に複数の基板が配置され、それぞれの基板に対応する上述したヒートパイプおよび放熱フィン部が設けられている、ソーラ発電用システムである。

この発明のソーラ発電用システムの第２の態様は、前記ソーラユニットが複数個並列配置され、各ユニットの基板に熱的に接続された並列配置された複数枚の放熱フィンによって形成される、前記第１折り曲げ板状フィン部、前記中央フィン部、および前記第２折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が、並列配置されている、ソーラ発電用システムである。

この発明のソーラ発電用システムの第３の態様は、前記ソーラ発電素子の太陽光受光面が太陽を追随するように前記ソーラユニットが回転されることを特徴とする、ソーラ発電用システムである。

この発明のソーラ発電用のヒートシンクによると、垂直方向に所定間隔で積層された複数枚の薄板放熱フィンによって、緩やかに下方から上方に向かう空気の流路が形成されるので、ソーラユニットの下方の限定された空間において、風の自然流を利用して、放熱することができる。

ソーラユニットの下方の限定された空間に複数枚の放熱フィンが積層された状態で、放熱フィンを挿通してヒートパイプを配置すると、基板が上方に位置して、基板に熱的に接続されるヒートパイプが所謂トップヒートモードになるが、ヒートパイプのコンテナの内部に毛細管力を備えたウイック機能を備えた逆作動型ヒートパイプを使用するので、効果的な放熱を維持することができる。

更に、ヒートシンクがソーラユニットと一体的に形成されるので、ソーラユニットの回転と一体的にヒートシンクが回転して、優れた放熱効率を維持することができる。ヒートパイプの端部をＵ字形に形成し、受熱板材の中にＵ字形部分を挿入することによって、作動液の凍結を防止し、温度差によるコンテナの破裂を防止することができる。

この発明のソーラ発電用ヒートシンクの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
この発明のソーラ発電用ヒートシンクの１つの態様は、ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、前記中央フィン部の一方の側端部付近が上方または下方に屈曲された第１折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンクある。

更に、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの１つの態様は、ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、相互に反対方向に屈曲され前記中央フィン部のそれぞれの側端部に位置する第１折り曲げ板状フィン部および第２折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンクである。

並列配置された複数枚の放熱フィンによって、第１折り曲げ板状フィン部および中央フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成されている。更に、放熱フィンの第１折り曲げ板状フィン部と第２折り曲げ板状フィン部が概ね平行であり、並列配置された複数枚の放熱フィンによって、第１折り曲げ板状フィン部、中央フィン部、および第２折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成されている。

図１は、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの１つの態様を説明する図である。図１に示す態様は、ソーラ発電素子を搭載する基板が水平になるように配置されている。即ち、太陽に追随してソーラユニットの受光面が回転する回転軸が地面に対して水平である例である。

図１に示すように、この発明のソーラ発電用ヒートシンク１は、ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板７を底部に備えたソーラユニット２の下方に配置される。ソーラ発電用ヒートシンクは、基板７と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプ５と、ヒートパイプ５に挿通された平らな中央フィン部４−１と、相互に反対方向に屈曲中央フィン部４−１のそれぞれの側端部に位置する第１折り曲げ板状フィン部４−２と、第２折り曲げ板状フィン部４−３とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部４とを有する。

基板の位置に対応して配置される受熱板材３を備えていてもよい。その際には、基板の熱が受熱板材に移動して、ヒートパイプによって放熱フィン部に移動される。
図１に示すように、ソーラユニット２の下方の空間にヒートシンク１が配置される。放熱フィンは、上述したように、第１折り曲げ板状フィン部４−２、中央フィン部４−１および第２折り曲げ板状フィン部４−３からなっており、複数枚の放熱フィンが垂直方向に所定間隔を空けて配置されている。このように複数枚の薄板状の放熱フィンが垂直方向に配置されて形成された空間を空気が流れる。即ち、下方から上方に向かって、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２の一方の端部から空気が取り込まれ、概ね水平の中央フィン部４−１に沿って流れ、更に、下方から上方に向かって、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の一方の端部から他方の端部へと流れていく。

換言すれば、冷たい風が、下方から上方に向かって傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２の一方の端部から空気が取り込まれ、他方の端部を経て中央フィン部に入り、概ね水平の中央フィン部の一方の端部から他方の端部に移動する際にヒートパイプによって移動された熱によって、温度が上昇し、温度が上昇した空気が、下方から上方に向かって傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の一方の端部から他方の端部へと流れていく。このようにして、図中矢印で示すように、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２、水平の中央フィン部４−１、第２折り曲げ板状フィン部４−３に沿って、自然対流によって放熱することができる。

ソーラ発電用のユニット２は、底部に配置されてソーラ発電素子を搭載した基板７と、基板７と所定の間隔を隔てて上方に配置された太陽光受光面によって形成される多角柱形状体物からなっている。即ち、ソーラ発電用のユニット２は、太陽に面する側が受光面としてできるだけ広く設定され、概ね同一横断面の多角形状で、基板の位置する下方に延伸しているので、上述したように、ソーラユニットの下方における空間を使用してヒートシンクが配置される。

図１に示す態様では、放熱フィン部４を形成する個々の放熱フィンは、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２、水平の中央フィン部４−１、第２折り曲げ板状フィン部４−３からなっている。このように折り曲げられて形成された複数枚の薄板状フィンが並列配置されている。

少なくとも１つのソーラ発電素子が搭載された基板７の下部には、例えば熱伝導性に優れた金属で形成された受熱板材３が熱的に接続される。受熱板材３の一部にヒートパイプ５の一方の端部が受熱部として熱的に接続される。ヒートパイプ５の他方の端部は放熱部として並列配置された複数枚の薄板状フィン６に熱的に接続される。例えば、薄板状フィンの中央フィン部４−１に孔部を形成し、孔部にヒートパイプ５を挿通する。その際、孔部とヒートパイプ５の接触面を大きくするように孔部の回りを加工してもよい。

図２は、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの１つの態様を説明する図である。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は底面図である。図２（ａ）に示すように、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２、水平の中央フィン部４−１、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３からなる放熱フィン４が所定の間隔で垂直方向に積層されている。放熱フィンの中央フィン部の上方には、基板に熱的に接続されて基板の熱を移動する受熱板材３が設けられ、受熱板材にヒートパイプの一方の端部が熱的に接続されている。

ヒートパイプは所定の間隔で垂直方向に積層配置された複数の放熱フィンの中央フィン部を挿通し、他方の端部は放熱フィンの下方に突き出た状態で位置している。このように、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２、水平の中央フィン部４−１、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３からなる放熱フィン４が所定の間隔で垂直方向に積層された放熱フィンの間を矢印で示すように、自然対流によって冷却用の空気が流れていく。

ヒートパイプは、所謂Ｕ字形の丸型ヒートパイプを使用し、Ｕ字形の部分を受熱板材に熱的に接続してもよい。更に熱的な接続を容易にするために、受熱板材に対応する溝部を形成して、溝部にＵ字形の部分を嵌め込んでもよい。図２（ｂ）は図２（ａ）に示すヒートシンクを図の右側から見た側面図である。図２（ｂ）に示すように、放熱フィンの傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の端部が正面上部に位置している。その下方に傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の裏面が見える。最下部には傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２の裏面が見える。傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３と傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２との間の線が、最下方に位置する放熱フィンの中央フィン部を示している。傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の最上部の上方には、受熱板材３が示されている。図２（ｂ）に示すように、放熱フィン部を備えたヒートシンク１の全体がソーラユニットの下部に位置している。

図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すヒートシンクを裏側から見た状態を示している。図２（ｃ）に示すように、最下端の放熱フィンの裏面が示されており、図中の上方から傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３、中央に中央フィン部、下方に傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２が位置している。中央フィン部には放熱フィンに垂直に設けられた２本のヒートパイプの下端部が示されている。

図３は、図１に示したヒートシンクを裏側から見た斜視図である。図３に示すように、ソーラユニット２の下方の空間にヒートシンク１が配置される。放熱フィンは、第１折り曲げ板状フィン部４−２、中央フィン部４−１および第２折り曲げ板状フィン部４−３からなっており、複数枚の放熱フィンが垂直方向に所定間隔を空けて配置されている。このように複数枚の薄板状の放熱フィンが垂直方向に配置されて形成された空間を空気が流れる。即ち、下方から上方に向かって、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２の一方の端部から空気が取り込まれ、概ね水平の中央フィン部４−１に沿って流れ、更に、下方から上方に向かって、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の一方の端部から他方の端部へと流れていく。

基板の熱は基板の下方に熱的に接続されて設けられた受熱板材３に移動する。受熱板材３の一部にヒートパイプ５の一方の端部が受熱部として熱的に接続される。ヒートパイプ５の他方の端部は放熱部として並列配置された複数枚の薄板状フィン６に熱的に接続される。例えば、薄板状フィンの中央フィン部４−１に孔部を形成し、孔部にヒートパイプ５を挿通する。

図１から図３を参照して説明したように、ソーラユニットの底部に設けられた基板、および、基板に熱的に接続される受熱板材は、ヒートパイプの上方に位置している。従って、ヒートパイプは所謂トップヒートモードで作動する。即ち、受熱板材に熱的に接続される吸熱部が、放熱フィンに熱的に接続される放熱部よりも常に上方に位置している。ヒートパイプのコンテナ内の吸熱部において受熱板材から伝わった熱によって作動液が吸熱して蒸発して、放熱部に移動し、放熱フィンによって冷却されて液相に戻った作動液が吸熱部に容易に戻ることが必要となる。

このため、コンテナの内壁にグルーブを形成し、更に、毛細管力を発揮するウイック等をコンテナ内に配置して、液相に戻った作動液をウイック等の毛細管力を使用して吸熱部に還流させる。この際、コンテナ内壁とウイック等との間に鋭角部分を形成すると、鋭角部分に沿って毛細管力が更に強くなる。何れの場合においても、ヒートパイプが垂直方向に位置している場合にも、優れた毛細管力を備えて、放熱部において液相に戻った作動液を吸熱部に還流させるようにコンテナ内部の設計を適切にすることが重要である。

図１から図３に示した態様では、基板は水平に位置しているが、実際の配置に際しては、季節を通して、太陽の位置に追随して受光面が水平面においても、垂直方向においても回転するように基板が傾斜して配置される。受熱板材を介して基板と熱的に接続されるヒートパイプおよびヒートパイプに挿通された放熱フィン部は、回転軸の周りに回転するソーラユニットと概ね一体的に回転する。この発明のヒートシンクは、上述したソーラユニットの回転に伴って、ソーラユニットの下方に位置して、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２の一方の端部から空気が取り込まれ、概ね水平の中央フィン部４−１に沿って流れ、更に、下方から上方に向かって、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の一方の端部から他方の端部へと流れて、自然対流を行う。

図４は、基板を傾斜させたユニットを備えた、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの他の態様を説明する図である。図４に示すように、この態様においては、ソーラユニットが太陽の位置に追随して受光面が傾斜して配置されている。ソーラユニットの底部にはソーラ発電素子を搭載した基板が設けられ、基板に受熱板材が熱的に接続されている。受熱板材はソーラユニットの底部に設けられた基板と共に傾斜している。このように傾斜したソーラユニットの下方にヒートシンクを収納する空間部が位置している。

このように位置する空間部に、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２、中央フィン部４−１、および、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３からなる放熱フィンが、中央フィン部が受熱板材と平行になるように傾斜して、配置され、複数枚の放熱フィンが所定間隔で積層されている。即ち、傾斜したソーラユニットと一体的にヒートシンクの放熱フィン部が傾斜している。傾斜したソーラユニットは、太陽の位置に追随して、基板の長軸の延長線を回転軸として、図中に示すように回転する。

ヒートパイプ５は、放熱フィンの傾斜した中央フィン部を挿通して配置されて、受熱板材４に一方の端部が挿入されて固定されている。所定の角度で傾斜して設置されたソーラユニット２の底部の受熱板材３に熱的に接続されたヒートパイプ５は、吸熱部が高く、放熱部が低くなるように配置され、所謂トップヒートモード状態にある。このため、所謂ドライアウトを回避して、効果的に放熱するために、コンテナ内に封入された作動液が毛細管力によって吸熱部に戻るように、コンテナ内のウイック構造を適切にする必要がある。

図４に示す態様では、冷たい風が、下方から上方に向かって傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２の一方の端部から空気が取り込まれ、他方の端部を経て中央フィン部に入り、傾斜した中央フィン部の一方の端部から他方の端部に移動する際にヒートパイプによって移動された熱によって、温度が上昇し、温度が上昇した空気が、下方から上方に向かって傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３の一方の端部から他方の端部へと流れていく。このようにして、図中矢印で示すように、傾斜した第１折り曲げ板状フィン部４−２、傾斜した中央フィン部４−１、傾斜した第２折り曲げ板状フィン部４−３に沿って、自然対流によって放熱することができる。

図示しないが、図１から３、または、図４を参照して説明したソーラ発電用ヒートシンクがソーラユニットの数に対応して複数個並列して配置されていてもよい。個々のソーラユニットが太陽の位置に追随して受光面が傾斜して配置されている。個々のソーラユニットの下方部に位置する空間部に、それぞれ対応してヒートシンクがソーラユニットと一体的に配置される。ヒートシンクの放熱フィンの中央フィン部が、ソーラユニットの底部に設けられた基板、および受熱板材と平行になるように設けられる。

ヒートパイプ５は、放熱フィンの傾斜した中央フィン部を挿通して配置されて、受熱板材４に一方の端部が挿入されて固定される。所定の角度で傾斜して設置されたソーラユニット２の底部の受熱板材３に熱的に接続されたヒートパイプ５は、他の態様と同様に、吸熱部が高く、放熱部が低くなるように配置され、所謂トップヒートモード状態にある。従って、所謂ドライアウトを回避して、効果的に放熱するために、コンテナ内に封入された作動液が毛細管力によって吸熱部に戻るように、コンテナ内のウイック構造を適切にする必要がある。

図５はヒートパイプの部分拡大図である。図５(ａ)に示すように、受熱板材に熱的に接続されるヒートパイプ５の端部をＵ字形またはループ状に形成すると、端部における作動液の流れを可能にし、作動液の凍結を防止することができる。図５（ｂ）に示すように、更に、Ｕ字形のヒートパイプ５の端部を受熱板材３の中に挿入することによって、急激な温度変化によってヒートパイプ５のコンテナの破裂を防止することができる。なお、放熱フィン部は、上部の傾斜した折り曲げ板状フィン部と、垂直に配置される垂直板状フィン部とからなる放熱フィン部について説明したが、放熱フィン部は、曲げ部の無い、垂直に配置される板状のフィンからなっていてもよい。

主としてソーラ発電用ヒートシンクについて説明したが、上述したソーラ発電用ヒートシンクを組み込んだソーラ発電用システムとしても、同様に機能する。

上述したように、この発明のソーラ発電用ヒートシンクおよびソーラ発電用システムによると、垂直方向に所定間隔で積層された複数枚の薄板放熱フィンによって、緩やかに下方から上方に向かう空気の流路が形成されるので、ソーラユニットの下方の限定された空間において、風の自然流を利用して、放熱することができる。更に、この発明のソーラ発電用のヒートシンクによると、ソーラユニットの下方の限定された空間に複数枚の放熱フィンが積層された状態で、放熱フィンを挿通してヒートパイプを配置すると、基板が上方に位置して、基板に熱的に接続されるヒートパイプが所謂トップヒートモードになるが、ヒートパイプのコンテナの内部に毛細管力を備えたウイック機能を備えた逆作動型ヒートパイプを使用するので、効果的な放熱を維持することができる。

図１は、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの１つの態様を説明する図である。 図２は、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの１つの態様を説明する図である。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は底面図である。 図３は、図１に示したヒートシンクを裏側から見た斜視図である。 図４は、基板を傾斜させたユニットを備えた、この発明のソーラ発電用ヒートシンクの他の態様を説明する図である。 図５はヒートパイプの部分拡大図である。 図６は従来のソーラ発電システムの概略構成図である。 図７は、従来の集光型ソーラ発電装置を説明する図である。

符号の説明

１ ソーラ発電用ヒートシンク
２ ソーラユニット
３ 受熱板材
４ 放熱フィン部
４−１ 中央フィン部
４−２ 第１折り曲げ板状フィン部
４−３ 第２折り曲げ板状フィン部
７ 基板

Claims (10)

1. ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、前記中央フィン部の一方の側端部付近が上方または下方に屈曲された第１折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンク。
2. ソーラ発電素子を搭載した少なくとも１つの基板を底部に備えたソーラユニットの下方に配置されて、前記基板と熱的に接続される少なくとも１本のヒートパイプと、前記ヒートパイプに挿通された平らな中央フィン部と、相互に反対方向に屈曲され前記中央フィン部のそれぞれの側端部に位置する第１折り曲げ板状フィン部および第２折り曲げ板状フィン部とからなる複数枚の放熱フィンからなる放熱フィン部とを有するソーラ発電用ヒートシンク。
3. 並列配置された複数枚の放熱フィンによって、前記第１折り曲げ板状フィン部および前記中央フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成されている、請求項１に記載のソーラ発電用ヒートシンク。
4. 前記放熱フィンの前記第１折り曲げ板状フィン部と前記第２折り曲げ板状フィン部が概ね平行であり、並列配置された複数枚の放熱フィンによって、前記第１折り曲げ板状フィン部、前記中央フィン部、および前記第２折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が形成されている、請求項２に記載のソーラ発電用ヒートシンク。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の前記ソーラユニットの底部に複数の基板が配置され、それぞれの基板に対応する前記ヒートパイプおよび前記放熱フィン部が設けられている、ソーラ発電用システム。
6. ヒートパイプの基板側の端部がループ状であり、前記ループ状の端部が前記受熱板材に固定されていることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載のソーラ発電用ヒートシンク。
7. 前記ソーラユニットが複数個並列配置され、各ユニットの基板に熱的に接続された並列配置された複数枚の放熱フィンによって形成される、前記第１折り曲げ板状フィン部、前記中央フィン部、および前記第２折り曲げ板状フィン部に沿って流れる冷却用の風の流路が、並列配置されている、請求項５に記載のソーラ発電用システム。
8. 前記第１折り曲げ板状フィン部および前記第２折り曲げ板状フィン部とを結ぶ線に略並行な軸を回転軸として前記ソーラユニットが回転し、前記ヒートパイプ及び前記放熱フィンが前記ソーラユニットと一体的に回転することを特徴とする、請求項１から４、および６の何れか１項に記載のソーラ発電用ヒートシンク。
9. 前記ソーラ発電素子の太陽光受光面が太陽を追随するように前記ソーラユニットが回転されることを特徴とする、請求項５または７に記載のソーラ発電用システム。
10. 前記ヒートパイプが、コンテナの内部に毛細管力を有する機構を備えている、請求項１から４、６および８の何れか１項に記載のソーラ発電用ヒートシンク。
    

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