JPH10308523A

JPH10308523A - 太陽電池装置

Info

Publication number: JPH10308523A
Application number: JP9117079A
Authority: JP
Inventors: Kiyohito Murata; 清仁村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】受光面に汚れが付着した場合に、速やかに受
光面を洗浄できる太陽電池装置を提供する。【解決手段】ポンプ１８によりドレーン１６から汲み
上げられた冷却水が冷却水タンク２０に供給され、ここ
から冷却水通路１４に流されて太陽電池素子１０が冷却
される。コントロールユニット２６は、太陽電池素子１
０の温度及びバイパス回路の作動の有無を監視する。太
陽電池素子１０の温度が高い場合、または、太陽電池素
子１０のバイパス回路が作動した場合には、コントロー
ルユニット２６がポンプ１８の吐出量を増加させ、冷却
水タンク２０の水位を増加させる。これにより、太陽電
池素子１０の上をガラス１２で覆うことにより形成され
た受光表面上に、放出口２８から冷却水が流され、太陽
電池素子１０の冷却能力のアップあるいは太陽電池素子
１０の上に付着した木の葉等のゴミの洗浄を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池装置、特に
太陽電池装置の受光面の冷却及び洗浄を行うことができ
る太陽電池装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池装置は、通常屋外で使用される
ため、その受光面に木の葉や砂塵等が堆積して太陽電池
装置の発電効率を低下させる場合がある。従って、受光
面の洗浄を定期的に行う必要がある。特開昭５９−９６
８３３号公報には、このような太陽電池装置の受光面の
洗浄に関する技術が開示されている。本従来例において
は、太陽電池装置の発電量が基準値よりも低下したこと
を検出し、この時太陽電池装置の受光面に水を流下さ
せ、あるいはワイパー装置により受光面の汚れを洗浄し
て、太陽電池装置の発電量を回復させるように構成した
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常の太陽電
池装置は複数の太陽電池素子からなっているが、いずれ
か少数の太陽電池素子の発電量が低下した場合には、太
陽電池装置の発電量の低下を検知することが困難である
という問題があった。これは、特定の太陽電池素子の発
電量が低下した場合には、この影響を排除するためのバ
イパス回路が備えられており、ゴミ等の付着あるいは故
障等により発電量が低下した太陽電池素子は、バイパス
回路の作動により、太陽光発電を行っている太陽電池素
子列から除外される。これにより、少数の特定の太陽電
池素子の発電量が低下しても、太陽電池装置全体の発電
量が著しく低下しないように構成されている。従って、
太陽電池装置の受光面上に木の葉等による部分的な汚れ
が存在しても、発電量の低下としては反映されにくいか
らである。またこのために、付着物の的確な除去が難し
いという問題もあった。

【０００４】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、受光面に汚れが付着した場合
に、速やかに受光面を洗浄できる太陽電池装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の太陽電池素子からなる太陽電池装
置であって、太陽電池素子のバイパス回路の作動に応じ
て太陽電池の受光表面に流体を供給する洗浄手段を備え
ることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【０００７】図１には、本発明に係る太陽電池装置の実
施形態の構成が示される。図１において、太陽電池装置
は、複数の太陽電池素子１０を有しており、この太陽電
池素子１０の表面側は、ガラス１２で覆われて受光表面
が形成されている。また、太陽電池素子１０の裏面側に
は、太陽電池素子１０を冷却するための冷却水通路１４
が設けられている。

【０００８】通常運転時は、冷却水のドレーン１６か
ら、ポンプ１８により冷却水を汲み上げ、冷却水タンク
２０に冷却水を供給する。冷却水タンク２０に供給され
た冷却水は、全量が冷却水通路１４を通過し、太陽電池
素子１０を冷却しながら、冷却水受け皿２２に落ちる。
冷却水受け皿２２に落ちた冷却水は、ラジエータ２４で
冷却され、再びドレーン１６に回収される。このよう
に、通常運転時は、上述したサイクルで冷却水が循環さ
れ、太陽電池素子１０の冷却が行われる。この場合、ポ
ンプ１８は、コントロールユニット２６によってその動
作が制御されている。

【０００９】他方、動作中に太陽電池素子１０の温度が
規定値よりも高くなったり、特定の太陽電池素子１０の
バイパスダイオードが作動した場合には、コントロール
ユニット２６がこれを検知し、ポンプ１８の吐出量を増
加させるように制御する。これにより、ポンプ１８から
の吐出量が増えるので、冷却水タンク２０に供給される
冷却水量が増加する。従って、冷却水は、冷却水通路１
４だけでは流しきれなくなり、冷却水タンク２０に設け
られた放出口２８から一部が放出される。これにより、
太陽電池装置の受光表面に冷却水を供給でき、受光表面
の洗浄を行うことができる。なお、放出口２８から放出
された冷却水は、受光表面上を流れ、冷却水受け皿２２
に落ちて、この場合もラジエータ２４を介してドレーン
１６に回収される。

【００１０】図２には、太陽電池装置を構成するｎ個の
太陽電池素子の接続の様子が示される。図２において、
通常は各太陽電池素子１０によって発生される電圧がＶ
₀であり、これがｎ個直列に接続されて、全部でｎＶ₀の
電圧が発生されている。この電圧ｎＶ₀が負荷３２で消
費される。このとき、いずれかの太陽電池素子１０に故
障が生じるか、あるいは特定の太陽電池素子１０の上に
木の葉等が付着したような場合には、その太陽電池素子
１０の発電能力が著しく低下する。このため、その太陽
電池素子１０には電流が流れなくなって、装置全体とし
て発電量が大幅に低下してしまう。これを防ぐために、
上述したようなトラブルが発生した太陽電池素子１０に
ついては、バイパス回路３０により、太陽電池素子１０
をバイパスし、トラブルの起こった太陽電池素子１０の
影響を除去するような構成となっている。従って、図１
に示されたコントロールユニット２６では、このバイパ
ス回路３０の動作の有無を常に監視しており、バイパス
回路３０が動作した場合には、前述したように、ポンプ
１８の吐出量を増加させるような制御を実施している。

【００１１】また、太陽電池素子１０の温度が上昇した
場合には、図１に示された冷却水通路１４のみでは冷却
能力が不足していると考えられる。従って、コントロー
ルユニット２６で太陽電池素子１０の温度を常に監視
し、これが基準値よりも高くなった場合にも、前述した
ように、ポンプ１８の吐出量を増加させるように制御を
行っている。

【００１２】図３には、図１に示された太陽電池装置の
ポンプ１８の制御動作のフローチャートが示される。図
３において、コントロールユニット２６が太陽電池素子
１０の温度Ｔｓを常時監視し、この温度Ｔｓが所定の基
準温度Ｔ₀よりも高いか否かを判断する（Ｓ１）。ま
た、コントロールユニット２６は、太陽電池素子１０の
バイパス回路３０が作動しているか否かも監視している
（Ｓ２）。

【００１３】上記Ｓ１、Ｓ２において、温度Ｔｓが基準
温度Ｔ₀よりも低くかつバイパス回路３０が作動してい
ない場合には、ポンプ１８は通常運転とされ、その吐出
量が冷却水通路１４で流しきれるだけの量となる（Ｓ
３）。

【００１４】他方、Ｓ１、Ｓ２において、太陽電池素子
１０の温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀よりも高いかあるいはバ
イパス回路３０が作動している場合には、コントロール
ユニット２６がポンプ１８を高出力運転に切り替える
（Ｓ４）。これにより、ポンプ１８の吐出量が増加し、
冷却水が冷却水通路１４だけでは流しきれなくなり、冷
却水タンク２０の放出口２８からも放出されるようにな
る。

【００１５】以上のステップにより、冷却水通路１４で
の冷却能力が不足したり、あるいは受光表面に木の葉等
の汚れが付着し、特定の太陽電池素子１０の発電能力が
低下した場合には、放出口２８から冷却水を受光表面に
流すことにより、冷却能力の回復及びゴミ等の洗浄を行
うことが可能となる。また、本実施形態によれば、必要
な時にポンプ１８の吐出量を切り替えるので、ポンプ１
８の消費電力を低く抑えることができ、その分太陽電池
素子１０での発電電力を有効に使用することができる。

【００１６】なお、バイパス回路３０が作動したか否か
を検出する方法としては、例えばバイパス回路３０に直
列に電流計を入れこの値によってコントロールユニット
２６がバイパス回路３０の作動を検知する方法が考えら
れる。また、例えばバイパス回路３０にフォトカプラを
接続し、これによってバイパス回路３０の作動を検出す
る方法とすることもできる。更に、バイパス回路３０を
構成するバイパスダイオードの両端電圧を監視してもよ
い。また、どの太陽電池素子１０に異常が発生したかを
確認する方法としては、太陽電池素子１０をグループに
分け、２つのグループを、上述した電流値あるいは電圧
値で比較し、トーナメント方式でトラブルの発生した太
陽電池素子１０を絞り込んでいく方法をとることも可能
である。

【００１７】以上のようにして、トラブルの発生した太
陽電池素子１０がどれであるかを特定することができ
る。このため、トラブルの発生した太陽電池素子１０の
部分だけ洗浄をしてやることも可能である。図４にはこ
の場合の構成例が示される。図４において、放出口２８
には、電磁弁３４が取り付けられている。この電磁弁３
４の開閉はコントロールユニット２６によって制御され
ている。上述したように、木の葉が付着する等のトラブ
ルが発生した太陽電池素子１０がどれであるかはバイパ
ス回路３０（図２）の作動によりコントロールユニット
２６で把握することができる。このため、トラブルが発
生した太陽電池素子１０に対応する電磁弁３４のみ開け
ば、その部分のみ受光表面の洗浄を行うことができる。
これにより、ポンプ１８の吐出量を更に低減することが
でき、ポンプ１８の消費電力を低減することができる。

【００１８】図５には、本発明に係る太陽電池装置の他
の実施形態の構成図が示される。図５において、ドレー
ン１６中の冷却水は、ラジエータ２４を介してポンプ１
８により汲み上げられ、冷却水通路１４を下から上に向
かって流される点が図１と異なっている。冷却水通路１
４中を流れてきた冷却水は、冷却水タンク２０に入り、
バルブ３６を介して再びドレーン１６に戻る。

【００１９】本実施形態においても、コントロールユニ
ット２６が太陽電池素子１０の温度や、バイパス回路３
０の作動の有無を監視している。コントロールユニット
２６がこのような太陽電池素子１０のトラブルを検知し
た場合には、バルブ３６を閉とする。バルブ３６がコン
トロールユニット２６によって閉じられた場合には、ポ
ンプ１８によって循環される冷却水は、バルブ３６から
ドレーン１６に戻れなくなる。従って、冷却水タンク２
０中の水位が上昇して、放出口２８から図１と同様に受
光表面に冷却水が流されることになる。受光表面を流れ
た冷却水は、冷却水受け皿２２に落とされ、冷却水受け
皿２２からドレーン１６に戻るという構成となってい
る。

【００２０】図６には、図５に示された実施形態のバル
ブ３６の開閉制御のフローが示される。図６において、
コントロールユニット２６が、太陽電池素子１０の温度
を監視しており、この温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀よりも高
いか否かを監視している（Ｓ１１）。また、コントロー
ルユニット２６は、バイパス回路３０の作動の有無も監
視している（Ｓ１２）。

【００２１】Ｓ１１、Ｓ１２において、太陽電池素子１
０の温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀よりも低くかつバイパス回
路３０が作動していない場合には、通常運転としてバル
ブ３６を開の状態としておく。

【００２２】他方、Ｓ１１、Ｓ１２において、太陽電池
素子１０の温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀よりも高いかあるい
はバイパス回路３０が作動している場合には、バルブ３
６を閉じる（Ｓ１３）。

【００２３】以上のような動作により、太陽電池素子１
０にトラブルが発生するかあるいは冷却水通路１４のみ
では冷却能力が不足した場合にバルブ３６を閉とし、放
出口２８からの冷却水の放出を行う。

【００２４】本実施形態では、ポンプ１８の吐出量は一
定量とされている。従って、ポンプ１８の吐出量を切り
替える制御が不要となり、ポンプ１８のコストを下げる
ことができる。

【００２５】図７には、本発明に係る太陽電池装置の更
に他の実施形態が示される。図７において、ポンプ１８
により汲み上げられた冷却水が、冷却水通路１４を通過
しつつ太陽電池素子１０を冷却し、再びドレーン１６に
戻る構成は図５に示された実施形態と同様である。本実
施形態では、冷却水の循環ポンプとして、ポンプ１８の
他にポンプ３８が設けられている。ポンプ３８によって
吐出された冷却水は、切替バルブ４０を介して冷却水配
管４２又は４４から冷却水タンク２０に供給される。冷
却水タンク２０に供給された冷却水は、放出口２８から
太陽電池装置の受光表面に放出され、冷却水受け皿２２
に落ちた後ラジエータ４６を介してドレーン１６に回収
される。

【００２６】冷却水タンク２０の内部には、図８に示さ
れるような鹿おどし部４８が設けられている。この鹿お
どし部４８は、一端に冷却水を受ける容器５０が設けら
れ、他端におもり５２が取り付けられたさお５４が、支
持棒５６に支点５８で取り付けられている。このさお５
４は、支点５８を中心に回動可能に取り付けられてい
る。冷却水配管４４から鹿おどし部４８の容器５０に冷
却水が供給されると、一定量まではおもり５２によって
容器５０が持ち上げられた状態を保つが、一定量を超え
ると容器５０中の冷却水の重さがおもり５２よりも重く
なって、図８の破線で示すように、容器５０が下に傾
く。これにより、容器５０中に供給された冷却水が一気
に冷却水容器２０にこぼれ落ち、冷却水容器２０の放出
口２８からこの冷却水が一気に受光表面に流されること
になる。このように、受光表面に冷却水を一気に流すこ
とにより、受光表面上に付着した木の葉等のゴミを洗浄
する効果を大きくすることができる。なお、切替バルブ
４０の切り替えは、図１及び図５に示されたコントロー
ルユニット２６（図示せず）によって実施する。また、
ポンプ３８の起動停止もコントロールユニット２６によ
って制御される。

【００２７】図７には、太陽電池素子１０によって構成
された受光部分の平面図と、矢印Ａ方向から見た側面図
も併せて示される。この側面図に示されるように、受光
部の両端側に壁６０が形成されている。このように、両
端に壁６０が形成されることにより、受光表面に流され
る冷却水の飛散を防止することができる。

【００２８】図９には、図７に示された実施形態の動作
のフローが示される。図９において、まずカウンタｋの
値が０に設定される（Ｓ２１）。このカウンタｋは、上
述した鹿おどし部４８を使用して、受光表面に一気に冷
却水を流す洗浄動作の回数を示すものである。

【００２９】次に、冷却水通路１４中に冷却水を流すた
めのポンプ１８（ポンプＰ１）の運転を開始する（Ｓ２
２）。

【００３０】図７には図示しないコントロールユニット
２６は、太陽電池素子１０の温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀よ
りも高いか否かを監視している（Ｓ２３）。Ｓ２３にお
いて、太陽電池素子１０の温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀より
も高い場合には、冷却水通路１４による冷却能力では不
足していることを意味するので、ポンプ３８（ポンプＰ
２）の運転を開始する（Ｓ２４）。また、コントロール
ユニット２６により、切替バルブ４０が切り替えられ、
冷却水配管４２が使用される（Ｓ２５）。これにより、
ポンプ３８からの冷却水は、一定流量で冷却水タンク２
０に供給され、放出口２８から一定流量で受光表面に流
されることになる。このため、冷却水通路１４による冷
却能力の不足を補うことができる。

【００３１】他方、Ｓ２３において、太陽電池素子１０
の温度Ｔｓが基準温度Ｔ₀よりも低い場合には、ポンプ
３８を停止し（Ｓ２６）、カウンタｋが所定値ｋ₀より
も大きいか否かが確認される（Ｓ２７）。

【００３２】Ｓ２７において、カウンタｋが所定値ｋ₀
よりも小さい場合には、バイパス回路３０が作動してい
るか否かが確認される（Ｓ２８）。Ｓ２８において、バ
イパス回路が作動していない場合には、通常運転とし、
ポンプ１８による冷却水によって太陽電池素子１０を冷
却しながら太陽光発電を行う。

【００３３】また、Ｓ２８において、バイパス回路が作
動している場合には、ポンプ３８を起動し（Ｓ２９）、
切替バルブ４０を冷却水配管４４側に切り替えて鹿おど
し部４８の容器５０に冷却水を供給する。鹿おどし部４
８により、前述したように、受光表面に一気に冷却水を
流し、受光表面の洗浄を１回行った後（Ｓ３０）、ポン
プ３８を停止する（Ｓ３１）。

【００３４】次に、カウンタｋを１だけインクリメント
し（Ｓ３２）、Ｓ２３からのステップを繰り返す。この
時、Ｓ２７において、カウンタｋが所定値ｋ₀よりも大
きくなった場合には、所定回数鹿おどし部４８による洗
浄を行っても受光表面のゴミが除去されないことを意味
しているので、所定のコントロールパネルにセル異常の
表示をだす（Ｓ３３）。これにより、管理者に太陽電池
装置の異常を知らせる。この状態でＴ時間待機した後
（Ｓ３４）、再びＳ２３からのステップを繰り返す。

【００３５】以上のステップにより、受光表面上に付着
した木の葉等のゴミを効率的に除去できる。また、冷却
能力不足の場合には、一定流量で受光表面上に冷却水を
流すこともできる。更に、コントロールパネルに異常表
示を出すことにより、管理者に対して早期修理を促すこ
ともできる。

【００３６】なお、以上に述べた各実施形態において
は、放出口２８をスプレーとし、ここにポンプ１８ある
いはポンプ３８からの冷却水をつないで冷却水の噴射を
行わせることも可能である。これにより、異物の除去を
更に効率化することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽電池装置の受光表面に少数の木の葉等のゴミが付着
した場合に、これによって太陽光が遮られ、太陽電池素
子の発電量が低下し、バイパス回路が作動したことを検
出する。これにより、受光表面に水等の流体を供給し、
ゴミを効率的に除去することができる。この結果速やか
に太陽電池素子の発電量の回復を図ることができる。

【００３８】また、どのバイパス回路が作動したかを確
認し、バイパス回路が作動した太陽電池素子の部分のみ
選択的に流体を流すことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池装置の実施形態の構成
図である。

【図２】太陽電池素子の接続方法及びバイパス回路を
示す回路図である。

【図３】図１に示された実施形態のポンプの動作制御
のフロー図である。

【図４】受光表面に冷却水を流す際の変形例を示す図
である。

【図５】本発明に係る太陽電池装置の他の実施形態の
構成図である。

【図６】図５に示された実施形態のバルブの開閉制御
のフロー図である。

【図７】本発明に係る太陽電池装置の更に他の実施形
態の構成図である。

【図８】図７の実施形態の鹿おどし部の構造を示す図
である。

【図９】図７に示された実施形態の動作のフロー図で
ある。

【符号の説明】

１０太陽電池素子、１２ガラス、１４冷却水通
路、１６ドレーン、１８ポンプ、２０冷却水タン
ク、２２冷却水受け皿、２４ラジエータ、２６コ
ントロールユニット、２８放出口、３０バイパス回
路、３２負荷、３４電磁弁、３６バルブ、３８
ポンプ、４０切替バルブ、４２，４４冷却水配管、４
６ラジエータ、４８鹿おどし部、５０容器、５２
おもり、５４さお、５６支持棒、５８支点、６
０壁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の太陽電池素子からなる太陽電池装
置であって、前記太陽電池素子のバイパス回路の作動に
応じて太陽電池の受光表面に流体を供給する洗浄手段を
備えることを特徴とする太陽電池装置。