JP2006029668A

JP2006029668A - ソーラー発電システム

Info

Publication number: JP2006029668A
Application number: JP2004208244A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Otake; 雅久大竹; Hidekazu Murata; 秀和村田; Motohiko Osano; 元彦小佐野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP4036851B2

Abstract

【課題】ソーラーパネル上の積雪を効率的に融雪することができるソーラー発電システムを提供する。
【解決手段】太陽光発電を行うソーラーパネル２０と、電動圧縮機１２、第１の熱交換器１４と第２の熱交換器１５から成る放熱器１３、減圧装置としてのキャピラリチューブ１６及び蒸発器１７等を順次環状に配管接続して成り、二酸化炭素冷媒を循環して成る冷媒回路１０と、ポンプ３７によりブラインを循環するブライン循環回路３０とを備え、このブライン循環回路３０により、冷媒回路１０の放熱器１３の第２の熱交換器１５からの熱をソーラーパネル２０に搬送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソーラー発電システムに関するものである。

従来より、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所謂ソーラー発電システムが提案されている。このソーラー発電システムは、例えば、住宅の屋根上などの太陽光が充分に当たる場所にソーラーパネルを設置して、太陽光発電を行うものである。

ところで、このソーラー発電を、降雪が比較的多い地方で行う場合、ソーラーパネルの上に積雪して太陽光を遮ると云う問題が生じていた。即ち、降雪後に天候が回復して太陽光発電が可能となった場合であっても、ソーラーパネル上に積雪があることで、太陽電池による発電量が極度に低下したり、太陽光が反射して太陽電池に到達しなくなり、発電が不能となってしまう。従って、太陽光発電を効率的に行うためには、ソーラーパネル上の降雪を、天候の回復と前後して、速やかに除去する必要があった。

そのため、従来では、電気ヒータ等の熱源を利用してソーラーパネルの融雪を行っていたが、消費電力が著しく高騰する問題が生じていた。そのため、ヒートポンプの凝縮部をソーラーパネルの裏側に配置し、ヒートポンプの作用により高温となる凝縮部にてセルを加熱し、融雪を行うものも開発されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２７４５４３号公報

上述のヒートポンプの凝縮部をソーラーパネルに配置して融雪する方法により、従来の電気ヒータ等の熱源を用いた場合より消費電力を低減することが可能となるが、実際には、融雪するのに時間がかかり、効率が悪いという問題が生じていた。

本発明は係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、ソーラーパネル上の積雪を効率的に融雪することができるソーラー発電システムを提供することを目的とする。

即ち、本発明のソーラー発電システムでは、太陽光発電を行うソーラーパネルと、電動圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等を順次環状に配管接続して成り、二酸化炭素冷媒を循環して成る冷媒回路と、ポンプによりブラインを循環するブライン循環回路とを備え、このブライン循環回路により、冷媒回路の放熱器からの熱をソーラーパネルに搬送することを特徴とする。

また、請求項２の発明のソーラー発電システムは、上記発明においてブライン循環回路を、ソーラーパネルと冷媒回路の放熱器に熱交換可能に設けたことを特徴とする。

また、請求項３の発明のソーラー発電システムは、請求項２の発明に加えてソーラーパネルの積雪を検出する積雪検出手段と、該積雪検出手段が積雪を検出した場合に前記電動圧縮機及びポンプを駆動する制御装置を設けたことを特徴とする

また、請求項４の発明のソーラー発電システムは、請求項２又は請求項３に加えて湯を貯溜する貯湯槽を備えると共に、放熱器を、貯湯槽を加熱するための第１の熱交換器とブライン循環回路と熱交換可能に設けられる第２の熱交換器とから構成し、この第２の熱交換器を、第１の熱交換器の冷媒下流側に配置したことを特徴とする。

請求項５の発明のソーラー発電システムは、請求項１の発明に加えて湯を貯溜する貯湯槽を備え、放熱器により貯湯槽を加熱すると共に、この貯湯槽内の湯とブライン循環回路とを熱交換可能に設けたことを特徴とする。

請求項６の発明のソーラー発電システムは、請求項５の発明において深夜電力により電動圧縮機を駆動して貯湯槽に貯湯することを特徴とする。

請求項７のソーラー発電システムは、請求項５又は請求項６の発明に加えてソーラーパネルへの積雪を検出する積雪検出手段と、この積雪検出手段が積雪を検出した場合にポンプを駆動する制御装置を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明では、太陽光発電を行うソーラーパネルと、電動圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等を順次環状に配管接続して成り、二酸化炭素冷媒を循環して成る冷媒回路と、ポンプによりブラインを循環するブライン循環回路とを備え、このブライン循環回路により、冷媒回路の放熱器からの熱をソーラーパネルに搬送するので、冷媒回路の放熱器からの熱でソーラーパネルへの積雪を融解除去し、冬季多雪地域における太陽光発電を支障無く実現することができるようになる。

特に、冷媒回路は冷媒として二酸化炭素を使用しているので高効率のヒートポンプ効果を発揮でき、融雪効果も著しく向上する。

請求項２の発明では、上記においてブライン循環回路を、ソーラーパネルと冷媒回路の放熱器に熱交換可能に設けたので、例えば請求項３の如くソーラーパネルの積雪を検出する積雪検出手段を設け、積雪検出手段が積雪を検出した場合に制御装置により電動圧縮機及びポンプを駆動するようにすれば、ソーラーパネルの融雪が必要なときに電動圧縮機とポンプを駆動することができるようになり、不必要な電動圧縮機及びポンプの運転を排除して省エネルギーに寄与することができるようになる。

また、請求項４の発明の如く、湯を貯溜する貯湯槽を備え、放熱器を、貯湯槽を加熱するための第１の熱交換器とブライン循環回路と熱交換可能に設けられる第２の熱交換器とから構成すれば、第２の熱交換器からの熱によりソーラーパネルの融雪を行いながら、第１の熱交換器からの熱を用いて貯湯槽に貯湯し、例えば深夜電力等を利用して電動圧縮機を運転することにより、安価に暖房や給湯を行うことが可能となる。特に、第２の熱交換器を、第１の熱交換器の冷媒下流側に配置しているので、第２の熱交換器には第１の熱交換器にて温度が低下した冷媒が流れることになり、蒸発器での吸熱効果を増加させて、より効率の良い融雪が可能となる。

請求項５の発明では、制御装置１において湯を貯溜する貯湯槽を備え、放熱器により貯湯槽を加熱すると共に、この貯湯槽内の湯とブライン循環回路とを熱交換可能に設けたので、例えば請求項６の如く深夜電力により電動圧縮機を駆動して貯湯槽に貯湯することにより、安価に暖房や給湯を行うながら、ソーラーパネルへのも貯湯槽内の湯の熱を用いて行えるようになる。

特に、請求項７の如くソーラーパネルへの積雪を検出する積雪検出手段と、この積雪検出手段が積雪を検出した場合にポンプを駆動する制御装置を設ければ、ソーラーパネルの融雪が必要なときにのみポンプを駆動することができるようになり、不必要なポンプの運転を排除して省エネルギーに寄与することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明の一実施例を示すソーラー発電システム１の概略構成図、図２はソーラー発電システムの電気ブロック図をそれぞれ示している。

実施例のソーラー発電システム１は、図１に示すように太陽光を受けて発電するソーラーパネル２０と、このソーラーパネル２０の発電電力で駆動する電動圧縮機１２を備えた冷媒回路１０と、この冷媒回路１０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３７により循環するブライン循環回路３０と、温水回路４０とにより構成されている。

上記ソーラーパネル２０は、例えば、建物の屋根上などの太陽光の充分に当たる場所に設置される。そして、ソーラーパネル２０に太陽光が照射されることで、当該太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換し、所定の発電電力を得ることができる。

一方、前記冷媒回路１０は、電動圧縮機１２、放熱器１３、キャピラリチューブ１６（本発明の減圧装置に相当）及び蒸発器１７等を順次環状に配管接続して成る。また、本実施例の放熱器１３は、後述する貯湯槽４２を加熱するための第１の熱交換器１４と、ブライン循環回路３０と熱交換可能に設けられる第２の熱交換器１５とから構成されており、第２の熱交換器１５を第１の熱交換器１４の冷媒下流側に配置している。即ち、電動圧縮機１２の吐出側の配管１２Ａには放熱器１３の第１の熱交換器１４の入口が接続され、第１の熱交換器１４の出口側の配管１４Ａは、第２の熱交換器１５の入口に接続されている。そして、第２の熱交換器１５の出口側の配管１５Ａは、キャピラリチューブ１６の入口に接続され、キャピラリチューブ１６の出口側の配管１６Ａには蒸発器１７の入口が接続され、この蒸発器１７の出口が電動圧縮機１２に戻る環状の冷媒サイクルを構成している。

ここで、冷媒回路１０には冷媒として地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素冷媒（ＣＯ₂）を使用しており、電動圧縮機１２の潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＧＡ（ポリアルキレングリコール）、ＰＯＥ（ポリオールエステル）等が使用される。

また、前記ブライン循環回路３０には、水或いは不凍液、オイルなどの流動性熱媒体であるブラインが封入され、このブラインが循環する蛇行状の加熱配管３４がソーラーパネル２０の裏側に熱交換可能に設けられている。このソーラーパネル２０の出口側のブライン配管２０Ａには、当該ブライン循環回路３０にブラインを循環させるためのポンプ３７が設けられ、ポンプ３７の出口側のブライン配管３７Ａは冷媒回路１０の第２の熱交換器１５に熱交換可能に接続されている。そして、第２の熱交換器１５を出た配管はソーラーパネル２０の入口側のブライン配管３７Ｂに接続されてブラインが循環するブライン循環回路３０を構成している。

ここで、第２の熱交換器１５は、冷媒回路１０内の二酸化炭素冷媒が流通する蛇行状の冷媒配管と、ブライン循環回路３０内のブラインが流通する蛇行状のブライン配管とを熱交換可能に密着固定させて形成している。また、第２の熱交換器１５内の冷媒配管を流れる冷媒とブライン配管を流れるブラインは対向流となる。このように、第２の熱交換器１５は冷媒回路１０とブライン循環回路３０とを熱交換可能に設けることにより、冷媒回路１０からブライン循環回路３０に効率よく熱を渡すことができるように構成している。

また、前記温水回路４０は、前記ブライン循環回路３０と同様に冷媒回路１０によるヒートポンプ効果により温められた温水をポンプ４７により循環するものであり、水或いは不凍液、オイルなどの流動性熱媒体（以降水で説明する）が封入されている。この温水回路４０は、前記貯湯槽４２内を通過するように形成されている。即ち、水が循環する蛇行状の温水配管４４が当該貯湯槽４２の内部を通過するように設けられており、この貯湯槽４２内を温水が上部から入り、下部から出るように温水配管４４を設置している。そして、当該貯湯槽４２の下部に接続された出口側の温水配管４２Ａには当該温水回路４０に水を循環させるためのポンプ４７が設けられ、ポンプ４７の出口側の温水配管４７Ａは冷媒回路１０の第１の熱交換器１４に熱交換可能に接続されている。また、第１の熱交換器１４を出た温水配管は、貯湯槽４２の入口側の温水配管４２Ｂに接続され、当該温水配管４２Ｂは貯湯槽４２内の温水配管４４の上部に接続されて温水が循環する温水回路４０を構成している。即ち、冷媒回路１０と温水回路４０とは第１の熱交換器１４にて熱交換可能に接続されている。

尚、第１の熱交換器１４は前記第２の熱交換器１５とブライン循環回路３０と同様に冷媒回路１０内の二酸化炭素冷媒が流通する蛇行状の冷媒配管と、温水回路４０内の水が流通する蛇行状の温水配管とを熱交換可能に密着固定させて構成している。そして、第１の熱交換器１４内の冷媒配管を流れる冷媒と温水配管を流れる水と対向流となる。このように、第１の熱交換器１４は冷媒回路１０と温水回路４０とを熱交換可能に設けることにより、冷媒回路１０から温水回路４０に効率よく熱を渡すことができるように構成している。

一方、ソーラー発電システム１には図２に示すように、冷媒回路１０の電動圧縮機１２と、ブライン循環回路３０のポンプ３７及び温水回路４０のポンプ４７の運転を制御するためのマイクロコンピュータから成る制御装置６０が設けられている。また、制御装置６０には後述する積雪検出手段が接続されている。更に、貯湯槽４２に設けられた図示しない温度センサも接続されている。

電動圧縮機１２は屋内分電盤７０に接続され、屋内分電盤７０にはＤＣ／ＡＣ変換装置７８を介して、屋根上等に設置された前記ソーラーパネル２０が接続されている。更に、屋内分電盤７０には系統商用交流電源ＡＣが接続されている。この屋内分電盤７０には貯湯槽４２及び照明器具、洗濯機、電子レンジ、オーブン、電熱器、エアコン、暖房器具、扇風機、冷蔵庫、テレビ、ビデオなどの音響機器、コピー機器、電話或いは工作機械などの電気機器から成る室内負荷７４が接続されている。

この室内分電盤７０は、屋内配電線の一部に大量の電力が流れることにより屋内全体の給電が停止してしまうのを防止するため家屋内を複数に分割して電力を供給すると共に、屋内配電線の一部に大量の電力が流れることにより電気事故が発生してしまうのを防止するため使用箇所に応じて電力量を分配する器具である。

また、ソーラーパネル２０は、室内負荷７４及びソーラー発電システム１等一般家庭で昼間使用する全体の電力をまかなえる、例えば、約３ｋＷ〜５ｋＷ或いはそれ以上の大きな発電能力を有するものが備えられている。そして、ソーラーパネル２０で発電された電力は、既に周知のとおり、直流（ＤＣ）電力であるため、一般家庭で使用可能な電力に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換装置７８が設けられ、このＤＣ／ＡＣ変換装置７８にはインバータ装置、電力調整装置、系統連系保護装置（これら図示せず）が設けられている。

そして、ソーラーパネル２０で発電された直流電力は、ＤＣ／ＡＣ変換装置７８のインバータ装置で交流電力に変換され、一般家庭で使用可能な電圧（１００Ｖ或いは２００Ｖ）、周波数（５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚ）に調整される。変換された電力は、屋内分電盤７０にて分電された後、ソーラー発電システム１や室内負荷７４に供給される。尚、ＤＣ／ＡＣ変換装置７８にて直流電力を一般家庭で使用できる周波数及び電圧の交流電力に変換する技術については、従来より周知の技術であるため詳細な説明を省略する。

また、屋内分電盤７０にはソーラーパネル２０で発電された電力を系統商用交流電源ＡＣに売電可能な売電装置（図示せず）が設けられている。この売電装置は、ソーラーパネル２０にて発電された電力で室内負荷７４（ソーラー発電システム１を含む）を作動させた状態で、余剰電力が出た場合、当該ソーラーパネル２０で発電された余剰電力を系統商用交流電源ＡＣに流し、電力会社に売電する。

尚、ソーラーパネル２０で発電された電力に不足が生じた場合は、系統商用交流電源ＡＣから買電し、屋内分電盤７０がソーラー発電システム１の電動圧縮機１２やポンプ３７及びポンプ４７、室内負荷７４に供給することになる。ここで、ソーラーパネル２０で発電した電力をインバータで変換して系統商用交流電源ＡＣに供給して電力会社に売買する技術については従来より周知の技術であり詳細な説明を省略する。また、売電装置は屋内分電盤７０に設けても或いは別に設けても差し支えない。

ここで、制御装置６０は積雪検出手段からの出力に基づきソーラーパネル２０上に積雪が検知される場合には、ブライン循環回路３０のポンプ３７と冷媒回路１０の電動圧縮機１２を運転し、融雪した場合には、電動圧縮機１２及びポンプ３７の運転を停止する。

また、制御装置６０は貯湯槽４２に温水を流して温水を生成する場合には、温水回路４０のポンプ４７と冷媒回路１０の電動圧縮機１２を運転する。そして、貯湯槽４２内の温水が所定の温度に加熱されると電動圧縮機１２及びポンプ４７の運転を停止する。尚、当該貯湯運転は通常深夜電力を利用して行うものとする。また、制御装置６０はタイマー機能を備えており、当該タイマーにより制御装置６０は、深夜に貯湯運転を開始するものとする。

尚、ソーラーパネル２０の積雪を検出する積雪検出手段としては、フォトセンサ、赤外線反射計又は熱量計等のセンサを用いて積雪を検出する方法（例えば、ソーラーパネル２０にフォトセンサを設置し、当該フォトセンサにより積雪の回折散乱光を検出して、ソーラー発電システム１の運転を制御）、インターネット等の通信情報を通じて提供される気象情報に基づき積雪（降雪）を判断する方法、ソーラーパネル２０の発電量とソーラーパネル２０の温度から積雪を推定する方法、ソーラーパネル２０の熱収支から推定する方法、ソーラーパネル２０の温度から判断する方法、或いは、これらの幾つかの方法を組み合わせて降雪を判断する方法等がある。ここで、上述した幾つかの方法について以下に詳述する。

（１）ソーラーパネルの発電量とソーラーパネルの温度から積雪推定
先ず、ソーラーパネル２０の発電量とソーラーパネル２０の温度から積雪を推定する方法について説明する。この場合、ソーラーパネル２０には当該ソーラーパネル２０の温度を検出する温度センサを設置し、この温度センサの出力は制御装置６０に入力されるものとする。制御装置６０は、予め設定された期間（ソーラー発電システム１を使用する地域の気候から積雪が予想される期間）に上記温度センサにて検出されるソーラーパネル２０の温度が所定の温度（例えば、±０℃）に低下し、且つ、ソーラーパネル２０の発電量が所定の発電量以下に低下すると、ソーラー発電システム１の融雪運転を開始するものとする。尚、上述した所定発電量とは、積雪が無い場合に予測されるソーラーパネル２０の最小発電量（曇天日）を基に設定するものとする。また、最小発電量は、制御装置６０に内蔵されたタイマー機能を用いることで、容易に算出することが可能である。

一方、温度センサにて検出されるソーラーパネル２０の温度が所定の温度（例えば、＋５℃）に上昇し、且つ、ソーラーパネル２０の発電量が上述する所定の発電量以上となると、制御装置６０は、ソーラー発電システム１の融雪運転を停止するものとする。これにより、ソーラーパネル２０の積雪を的確に判断し、速やかに融雪除去することができるようになる。

（２）ソーラーパネルの熱収支から積雪推定
次に、ソーラーパネル２０の熱収支から推定する方法について説明する。この場合においても、ソーラーパネル２０には、当該ソーラーパネル２０の温度を検出する温度センサを設置し、この温度センサの出力は制御装置６０に入力されるものとする。制御装置６０は、予め設定された期間（ソーラー発電システム１を使用する地域の気候から積雪が予想される期間）に上記温度センサにて検出されるソーラーパネル２０の温度が所定の温度（例えば、±０℃）に低下すると、積雪検出のための融雪運転を一時的に開始するものとする。

そして、制御装置６０は、ブライン循環回路３０のブラインの流量と当該ブラインがソーラーパネル２０に設置された加熱配管３４の入口の温度と出口の温度差からソーラーパネル２０の加熱量とソーラーパネル２０の温度変化から熱収支を演算し、積雪の有無を検出する。即ち、熱交換量が大きく、ソーラーパネル２０の温度上昇が小さい場合には積雪があると判断され、この場合には、融雪運転を続行するものとする。また、ここで、積雪が無い場合には、融雪による潜熱がないため、熱交換量が小さく、ソーラーパネル２０の温度上昇が大きくなる。この場合は、制御装置６０は積雪運転を停止するものとする。

尚、上記において積雪があると判断され、融雪運転が続行された場合には、制御装置６０は上述した熱収支を定期的に演算して、積雪の有無を検出するものとする。

（３）ソーラーパネルの温度から積雪推定
次に、ソーラーパネル２０の温度から判断する方法について説明する。この場合も、ソーラーパネル２０には、当該ソーラーパネル２０の温度を検出する温度センサを設置し、この温度センサの出力は制御装置６０に入力されるものとする。制御装置６０は、予め設定された期間（ソーラー発電システム１を使用する地域の気候から積雪が予想される期間）に上記温度センサにて検出されるソーラーパネル２０の温度が所定の温度（例えば、±０℃）に低下すると、融雪運転を開始する。

そして、温度センサにて検出されるソーラーパネル２０の温度が所定の温度（例えば、＋５℃）に上昇すると、制御装置６０は、ソーラー発電システム１の融雪運転を停止するものとする。この方法は上記に詳述した各方法と比較すると、最も簡単な制御で行うことができると共に、積雪を防止することもできるようになる。

以上の構成で次に本発明のソーラー発電システム１の動作を図３を参照して説明する。尚、図３では冷媒回路１０、ブライン循環回路３０、ソーラーパネル２０及び温水回路４０を図示し、系統商用交流電源ＡＣなどは図示していない。

（１）夜間の運転（冬季以外）
先ず、冬季以外の夜間には当該ソーラー発電システム１は貯湯槽４２への貯湯運転を行う。この場合のソーラー発電システム１の動作を図３を用いて説明する。尚、図３において矢印は、この場合の冷媒回路１０の二酸化炭素冷媒及び温水回路４０の温水の流れである。ソーラーパネル２０が太陽光を受けられない夜間には系統商用交流電源ＡＣにてソーラー発電システム１及び室内負荷７４を駆動するように構成されている。即ち、深夜電力を利用してソーラー発電システム１を駆動する。

ここで、制御装置６０は前述したタイマー機能により予め設定された時間になると、系統商用交流電源ＡＣにて電動圧縮機１２及びポンプ４７を駆動する。電動圧縮機１２が駆動されると、当該電動圧縮機１２で圧縮され高温高圧となった二酸化炭素冷媒は、電動圧縮機１２から出口側の配管１２Ａに吐出され、放熱器１３の第１の熱交換器１４内に流入する。

このとき、電動圧縮機１２で圧縮された二酸化炭素冷媒は約＋９０℃に加熱されており、当該第１の熱交換器１４にてポンプ４７により温水回路４０を流れる水と熱交換して冷却される。反対に温水回路４０内の水は温められて温水となる。この第１の熱交換器１４を通過する過程で二酸化炭素冷媒は凝縮せず、超臨界のままであるので、温水回路４０内を流れる水の加熱能力は極めて高いものとなる。

第１の熱交換器１４で温められた温水回路４０内の温水は、ポンプ４７により循環して貯湯槽４２に至る。そして、温水は貯湯槽４２に設けた蛇行状の温水配管４４内に上部より流入し、下部へと流れる。この過程で温水配管４４内の温水は、貯湯槽４２内に貯溜された水と熱交換して冷却される。反対に貯湯槽４２内に貯溜された水は温められ、温水となる。このとき、温水回路４０内の温水を貯湯槽４２の上部から流入させることで、貯湯槽４２の上側の温水の方が高い温度となり、下に行くほど温度が低くなる。水は温度が高いほど密度が小さく、温度が低いほど密度が大きくなるため、このように、貯湯槽４２の上部から温水回路４０の温水を流入させ、貯湯槽４２内の水と熱交換させることで、貯湯槽４２内の上部に貯溜された温水は温度が高く、下部に行くほど温水の温度が低くなる。これにより、密度差を利用して貯湯槽４２内の上部に高温水、下部に低温水を溜めることができる。

そして、貯湯槽４２内の温水を使用する際には、貯湯槽４２上方の高温水と下方の低温水を混合して所定の温度にしてから貯湯槽４２の下部に接続された吸水口（図示せず）より供給される。

一方、貯湯槽４２内で冷却された温水回路４０の温水は、当該貯湯槽４２から出て下部に接続された温水配管４２Ａを経て第１の熱交換器１４にて冷媒回路１０内の二酸化炭素冷媒と熱交換して温められるサイクルを繰り返す。

他方、第１の熱交換器１４で放熱して温度低下した二酸化炭素冷媒は、第１の熱交換器１４の出口側の配管１４Ａから出て第２の熱交換器１５に流入する。ここで、ポンプ３７は運転されていないので、第２の熱交換器１５において二酸化炭素冷媒は殆ど放熱することなく第２の熱交換器１５から出て出口側の配管１５Ａに入る。そして配管１５Ａから二酸化炭素冷媒はキャピラリチューブ１６に至り、そこで減圧された後、蒸発器１７に流入する。蒸発器１７に流入した二酸化炭素冷媒は、そこで蒸発して吸熱することで外気から熱を汲み上げて（ヒートポンプ効果）、電動圧縮機１２に吸い込まれて圧縮され、再び吐出側の配管１２Ａに吐出されるサイクルを繰り返す。

尚、貯湯槽４２内に設けられた温度センサ（図示せず）の出力に基づき、制御装置６０は、貯湯槽４２内の温水が予め設定された所定の温度に上昇し、且つ、貯湯槽４２内の湯量が所定の必要湯量に達すると、電動圧縮機１２及びポンプ４７の運転を停止する。上記必要湯量とは、制御装置６０により日々の使用量から算出された量とする。尚、予め必要湯量を制御装置６０に入力設定するものとしても構わない。

（２）冬季夜間の運転
次に、ソーラー発電システム１の冬季夜間の動作について図４を用いて説明する。尚、図４において矢印は、この場合の冷媒回路１０の二酸化炭素冷媒、ブライン循環回路３０のブライン及び温水回路４０の温水の流れである。ソーラー発電システム１は予め設定された冬季の期間は深夜電力による貯湯運転と同時に積雪防止運転を行う。上記期間は、当該ソーラー発電システム１を使用する地域の気候から判断して、積雪が予測される期間、例えば、１２月〜３月である。

制御装置６０は前述したタイマー機能により予め設定された時間になると、系統商用交流電源ＡＣにて電動圧縮機１２、ポンプ３７及びポンプ４７を駆動する。電動圧縮機１２が駆動されると、当該電動圧縮機１２で圧縮され高温高圧となった二酸化炭素冷媒は、電動圧縮機１２から出口側の配管１２Ａに吐出され、放熱器１３の第１の熱交換器１４内に流入する。

第１の熱交換器１４で温められた温水回路４０内の温水は、ポンプ４７により循環して貯湯槽４２に至る。そして、温水は貯湯槽４２に設けた蛇行状の温水配管４４内に上部より流入し、下部へと流れる。この過程で温水配管４４内の温水は、貯湯槽４２内に貯溜された水と熱交換して冷却される。反対に貯湯槽４２内に貯溜された水は温められ、温水となる。このとき、温水回路４０内の温水を貯湯槽４２の上部から流入させることで、前述の如く密度差を利用して貯湯槽４２内の上部に高温水、下部に低温水を溜めることができる。

他方、第１の熱交換器１４で放熱して温度低下した二酸化炭素冷媒は、第１の熱交換器１４の出口側の配管１４Ａから出て第２の熱交換器１５に流入する。そこで、当該第２の熱交換器１５にてポンプ３７によりブライン循環回路３０を流れるブラインと熱交換して更に冷却される。この第２の熱交換器１５にて二酸化炭素冷媒は約±０℃に温度が低下する。反対にブライン循環回路３０内のブラインは約＋１５℃〜＋１７℃に温められる。

第２の熱交換器１５で温められたブライン循環回路３０内のブラインは、ポンプ３７により循環してソーラーパネル２０に至る。そして、ブラインはソーラーパネル２０の裏側に配設された蛇行状の加熱配管３４内に流入する。そこで、ソーラーパネル２０を加熱する。当該ソーラーパネル２０が加熱されることで、ソーラーパネル２０上への積雪防止することが出来るようになる。即ち、ソーラーパネル２０上に降雪がある場合には、ソーラーパネル２０を加熱することで、積もる以前に雪を溶かすことができるようになる。このように、ブライン循環回路３０により、冷媒回路１０の放熱器１３の第２の熱交換器１５からの熱をソーラーパネル２０に搬送し、ソーラーパネル２０を加熱することでソーラーパネル２０への積雪を防止することが出来るようになる。

尚、ソーラーパネル２０で冷却されたブライン循環回路３０のブラインは、加熱配管３４から出てブライン配管２０Ａに入り、第２の熱交換器１５にて冷媒回路１０内の二酸化炭素冷媒と熱交換して温められるサイクルを繰り返す。

一方、第２の熱交換器１５で放熱し温度低下した二酸化炭素冷媒は、第２の熱交換器１５の出口側の配管１５Ａから出てキャピラリチューブ１６に至り、そこで減圧された後、蒸発器１７に流入する。蒸発器１７に流入した二酸化炭素冷媒は、そこで蒸発して吸熱することで外気から熱を汲み上げて（ヒートポンプ効果）、電動圧縮機１２に吸い込まれて圧縮され、再び吐出側の配管１２Ａに吐出されるサイクルを繰り返す。

以上のように、湯を貯湯する貯湯槽４２を備え、第１の熱交換器１４からの熱を用いて貯湯槽４２に貯湯し、第２の熱交換器１５からの熱によりソーラーパネル２０を加熱して積雪を防止することで、二酸化炭素冷媒の放熱能力を有効に利用することができる。

特に、第２の熱交換器１５を第１の熱交換器１４の冷媒下流側に配置しているので、第２の熱交換器１５には第１の熱交換器１４にて温度が低下した冷媒が流れることになり、蒸発器１７での吸熱効果を増加させ、加熱能力の向上を図ることが可能となる。この場合、二酸化炭素冷媒を使用することで、第１の熱交換器１４の冷媒下流側の第２の熱交換器１５においても充分な加熱能力を得ることができる。

尚、貯湯槽４２内に設けられた温度センサにより貯湯槽４２内の温水が予め設定された所定の温度に上昇し、且つ、所定の貯湯槽４２内の湯量が所定の必要湯量に達すると制御装置６０は電動圧縮機１２、ポンプ３７及びポンプ４７の運転を停止する。

（３）積雪時の運転
次に、積雪検出手段にて積雪を検知した場合、ソーラー発電システム１は融雪運転を行う。この場合のソーラー発電システム１の動作について図５を用いて説明する。図５において、矢印はこの場合の冷媒回路１０の二酸化炭素冷媒及びブライン循環回路３０のブラインの流れを示している。尚、ソーラー発電システム１は昼間太陽が出ているときにソーラーパネル２０にて発電された電力でソーラー発電システム１を運転すると共に、太陽光が少なくソーラーパネル２０にて室内負荷７４を作動させるだけの充分な発電ができない場合には系統商用交流電源ＡＣにて室内負荷７４を駆動するように構成されている。

先ず、制御装置６０は、前述した積雪検出手段からの出力に基づきソーラーパネル２０への積雪を検知すると、電動圧縮機１２、ポンプ３７を駆動する。電動圧縮機１２が駆動されると、当該電動圧縮機１２で圧縮され高温高圧となった二酸化炭素冷媒は、電動圧縮機１２から出口側の配管１２Ａに吐出され、放熱器１３の第１の熱交換器１４内に流入する。

ここで、温水回路４０のポンプ４７は運転されていないので、当該第１の熱交換器１４にて二酸化炭素冷媒は殆ど放熱することなく、第１の熱交換器１４の出口側の配管１４Ａから出て第２の熱交換器１５内に流入する。このとき、二酸化炭素冷媒は約＋９０℃に加熱されており、そこで、当該第２の熱交換器１５にてポンプ３７によりブライン循環回路３０を流れるブラインと熱交換して冷却される。反対にブライン循環回路３０内のブラインは温められる。このとき、二酸化炭素冷媒は第２の熱交換器１５を通過する過程で凝縮せず、超臨界のままであると共に、第１の熱交換器１４において温度低下することなく第２の熱交換器１５に流入するため、ブライン循環回路３０内を流れるブラインの加熱能力は極めて高いものとなる。

第２の熱交換器１５で温められたブライン循環回路３０内のブラインは、ポンプ３７により循環してソーラーパネル２０に至る。そして、ブラインはソーラーパネル２０の裏側に配設された蛇行状の加熱配管３４内に流入する。そこで、ソーラーパネル２０を加熱し、ソーラーパネル２０への積雪を融雪除去する。このように、ブライン循環回路３０により、冷媒回路１０の放熱器１３の第２の熱交換器１５からの熱をソーラーパネル２０に搬送し、ソーラーパネル２０を加熱することでソーラーパネル２０への積雪を融雪除去することが出来るようになる。

この場合、本発明の如くブライン循環回路３０により、冷媒回路１０の第２の熱交換器１５からの熱をソーラーパネル２０に搬送することで、消費電力を極力抑えて、ソーラーパネル２０への積雪を融解除去することができるようになる。

特に、冷媒回路１０は冷媒として二酸化炭素を使用して、超臨界状態として運転することで、放熱器１３において冷媒が凝縮しないため、熱交換能力が非常に高くなる。これにより、高効率のヒートポンプ効果を発揮でき、融雪効率が著しく向上する。

尚、ソーラーパネル２０で冷却されたブライン循環回路３０のブラインは、当該加熱配管３４から出てブライン配管２０Ａに入り、第２の熱交換器１５にて冷媒回路１０内の二酸化炭素冷媒と熱交換して温められるサイクルを繰り返す。

以上のように、融雪運転時には、温水回路３０のポンプ３７の運転を行わないで、第１の熱交換器１４において、二酸化炭素冷媒の放熱が殆ど無い状態で、第２の熱交換器１５に流入させることで、第２の熱交換器１５において、ブラインを充分に加熱することができるようになる。

尚、前述した積雪検出手段からの出力によりソーラーパネル２０上の積雪が融雪除去されたと検知された場合には、制御装置６０は電動圧縮機１２、ポンプ３７の運転を停止する。

このように、ブライン循環回路３０をソーラーパネル２０と冷媒回路１０の第２の熱交換器１５に熱交換可能に設けて、積雪検出手段の出力に基づき、積雪を検知した場合に制御装置６０により電動圧縮機１２とポンプ３７を駆動することで、必要な時にのみ電動圧縮機１２とポンプ３７の運転を行うものとすれば、不必要な電動圧縮機１２及びポンプ３７の運転を排除して省エネルギーに寄与することができるようになる。

尚、図１において、ブライン循環回路３０に破線で示すようなブライン配管（破線の７０）を設けて、当該ブライン配管７０を屋根上、或いは、道路などに敷設することで、ソーラーパネル２０上の積雪だけでなく、屋根或いは道路に積もった雪も融雪することが可能となる。

更に、ブライン循環回路３０に破線で示すように（破線の８０）、第２の熱交換器１５を迂回すると共に、蒸発器１７と配管を熱交換可能に配設したバイパス回路と、当該バイパス回路８０及び第２の熱交換器１５への冷媒の流通を制御する電磁弁８２を設けて、冬季には、電磁弁８２により第２の熱交換器１５に冷媒を流し、ブラインを当該第２の熱交換器１５を流れる冷媒と熱交換して加熱する上述の動作を行うものとし、夏季には電磁弁８２により、第２の熱交換器１５への冷媒流入を遮断し、バイパス回路８０に冷媒を流して、蒸発器１７を流れる冷媒と熱交換して冷却し、冷却されたブラインをソーラーパネル２０に送ることで、ソーラーパネル２０を冷却することができるようになる。これにより、発電効率の改善を図ることができるようになる。

尚、本実施例の如く温水回路４０に封入する流動性熱媒体として水を使用する場合、貯湯槽４２内の水（温水）を直接流して温水回路４０内を循環させて、第１の熱交換器１４にて冷媒回路１０の二酸化炭素冷媒と熱交換させるものとしても構わない。この場合、本実施例と同様に温水回路４０の温水配管４２Ｂを貯湯槽４２内の上部に接続して、第１の熱交換器１４にて加熱された温水を貯湯槽４２の上部から流入させると共に、温水配管４２Ａを貯湯槽４２の下部に接続して、貯湯槽４２内の下部に貯溜された温水を第１の熱交換器１４に流すことで、密度差を利用して貯湯槽４２上部に高温水を下部に低温水を溜めることが可能である。

次に、図６は本発明の他の実施例のソーラー発電システム１００の概略構成図を示している。尚、図１乃至図５と同一の符号が付されているものは同一、若しくは、類似の効果を奏するものとする。

図６において、１００はこの場合のソーラー発電システムであり、ソーラーパネル２０と、このソーラーパネル２０の発電電力で駆動する電動圧縮機１２を備えた冷媒回路１１０と、ブライン循環回路１３０と、第１の温水回路１４０及び第２の温水回路１４５により構成されている。

この冷媒回路１１０は、電動圧縮機１２の出口側の配管１２Ａに接続された放熱器１３と、放熱器１３の出口側の配管１３Ａに接続されたキャピラリチューブ１６（本発明の減圧装置に相当）と、キャピラリチューブ１６の出口側の配管１６Ａに接続された蒸発器１７とを備え、この蒸発器１７の出口が電動圧縮機１２に戻る環状の冷媒サイクルを構成している。上記放熱器１３は、貯湯槽４２を加熱するための熱交換器であり、冷媒回路１１０の冷媒が流通する蛇行状の冷媒配管と、後述する第１の温水回路１４０の温水が流通する蛇行状の温水配管とを熱交換可能に密着固定させて形成している。また、放熱器１３内の冷媒配管を流れる冷媒と温水配管を流れる温水とは対向流となる。このように、放熱器１３は冷媒回路１１０と第１の温水回路１４０とを熱交換可能に設けることにより、冷媒回路１１０から第１の温水回路１４０に効率よく熱を渡すことができるように構成している。

尚、冷媒回路１１０には冷媒として前記実施例と同様に二酸化炭素冷媒（ＣＯ₂）を使用しており、電動圧縮機１２の潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、ＰＯＥ（ポリオールエステル）等が使用される。

また、前述した第１の温水回路１４０は、冷媒回路１１０によるヒートポンプ効果により温められた温水をポンプ４７により循環するものであり、水或いは不凍液、オイルなどの流動性熱媒体（以降水で説明する）が封入されている。この第１の温水回路１４０は、前記貯湯槽４２内を通過するように形成されている。

即ち、水が循環する蛇行状の温水配管４４が当該貯湯槽４２の内部を通過するように設けられており、この貯湯槽４２内を温水が上部から入り、下部から出るように温水配管４４を設置している。そして、当該貯湯槽４２の下部に接続された出口側の温水配管４２Ａには当該第１の温水回路１４０に水を循環させるためのポンプ４７が設けられ、ポンプ４７の出口側の温水配管４７Ａは冷媒回路１１０の放熱器１３に熱交換可能に接続されている。また、放熱器１３を出た温水配管は、貯湯槽４２の入口側の温水配管４２Ｂに接続され、当該温水配管４２Ｂは貯湯槽４２内の温水配管４４の上部に接続されて温水が循環する第１の温水回路１４０を構成している。即ち、冷媒回路１１０と温水回路１４０とは前述したように放熱器１３にて熱交換可能に接続されている。

前記ブライン循環回路１３０には、水或いは不凍液、オイルなどの流動性熱媒体であるブラインが封入され、このブラインが循環する蛇行状の加熱配管３４がソーラーパネル２０の裏側に熱交換可能に設けられている。このソーラーパネル２０の出口側のブライン配管２０Ａには、当該ブライン循環回路１３０にブラインを循環させるためのポンプ３７が設けられ、ポンプ３７の出口側のブライン配管３７Ａは第２の温水回路１４５の熱交換器１４７に熱交換可能に接続されている。そして、熱交換器１４７を出た配管はソーラーパネル２０の入口側のブライン配管３７Ｂに接続されてブラインが循環するブライン循環回路１３０を構成している。

ここで、第２の温水回路１４５の熱交換器１４７は、第２の温水回路１４５の温水が流通する蛇行状の温水配管と、ブライン循環回路１３０内のブラインが流通する蛇行状の配管とを熱交換可能に密着固定させて形成している。また、熱交換器１４７内の温水配管を流れる温水と配管を流れるブラインは対向流となる。このように、熱交換器１４７は第２の温水回路１４５とブライン循環回路１３０とを熱交換可能に設けることにより、第２の温水回路１４５からブライン循環回路１３０に効率よく熱を渡すことができるように構成している。

一方、前述した第２の温水回路１４５は貯湯槽４２内で温められた温水をポンプ１４８により循環するものであり、水或いは不凍液、オイルなどの流動性熱媒体（以降水で説明する）が封入されている。この第２の温水回路１４５は、前記貯湯槽４２内を通過するように形成されている。

即ち、水が循環する蛇行状の温水配管１４４が当該貯湯槽４２の内部を通過するように設けられており、この貯湯槽４２内を温水が下部から流入して、上部に流れるように配管を設置している。そして、熱交換器１４７の出口側の冷媒配管１４７Ａには当該第２の温水回路１４５に水を循環させるためのポンプ１４８が設けられ、ポンプ１４８の出口側の温水配管１４６Ａは貯湯槽４２内に設けられた温水配管１４４の下部に接続されている。また、温水配管１４４の上部に接続された温水配管１４６Ｂは、熱交換器１４７に接続され、温水が循環する第２の温水回路１４５を構成している。そして、第２の温水回路１４５とブライン循環回路１３０とは熱交換器１４７にて熱交換可能に接続されている。

また、第２の温水回路１４５の温水配管１４６Ａには熱交換器１４７で冷却され、貯湯槽４２内に入る水の温度を検出するための温度センサ（図示せず）が設けられており、当該温度センサは制御装置１６０に接続されている。そして、制御装置１６０は、当該温度センサにて検出される水の温度が所定の温度となるようにポンプ１４８の運転を制御している。

尚、本実施例のソーラー発電システム１００は上記実施例と同様に図２に示すように、冷媒回路１１０の電動圧縮機１２と、ブライン循環回路１３０のポンプ３７、第１の温水回路１４０のポンプ４７及び第２の温水回路１４５のポンプ１４８の運転を制御するためのマイクロコンピュータから成る制御装置１６０が設けられている。また、制御装置１６０には前記実施例と同様に積雪検出手段や貯湯槽４２に設けられた温度センサ、第２の温水回路１４５の温水配管１４６Ａに設けられた温度センサ等が接続されており、これらの出力に基づき上述した電動圧縮機１２、ポンプ３７、ポンプ４７及びポンプ１４８の運転を制御している。尚、その他の構成は上記実施例と同様であるため省略する。

以上の構成で次にソーラー発電システム１００の動作を説明する。

（１）夜間の運転（オールシーズン）
先ず、夜間の貯湯運転時におけるソーラー発電システム１００の動作を図７を用いて説明する。尚、図７において矢印は、この場合の冷媒回路１１０の二酸化炭素冷媒及び第１の温水回路１４０の温水の流れである。ソーラーパネル２０が太陽光を受けられない夜間には系統商用交流電源ＡＣにてソーラー発電システム１及び室内負荷７４を駆動するように構成されている。即ち、深夜電力を利用してソーラー発電システム１００を駆動する。

ここで、制御装置１６０には前記実施例と同様にタイマー機能（図示せず）が内蔵されており、制御装置１６０はタイマーにより予め設定された時間になると、系統商用交流電源ＡＣにて電動圧縮機１２及びポンプ４７を駆動する。電動圧縮機１２が駆動されると、当該電動圧縮機１２で圧縮され高温高圧となった二酸化炭素冷媒は、電動圧縮機１２から出口側の配管１２Ａに吐出され、放熱器１３に流入する。

このとき、電動圧縮機１２で圧縮された二酸化炭素冷媒は約＋９０℃に加熱されており、当該放熱器１３にてポンプ４７により第１の温水回路１４０を流れる水と熱交換して冷却される。反対に第１の温水回路１４０内の水は温められて温水となる。この放熱器１３を通過する過程で二酸化炭素冷媒は凝縮せず、超臨界のままであるので、第１の温水回路１４０内を流れる水の加熱能力は極めて高いものとなる。

放熱器１３で温められた第１の温水回路１４０内の温水は、ポンプ４７により循環して貯湯槽４２に至る。そして、温水は貯湯槽４２に設けた蛇行状の温水配管４４内に上部より流入し、下部へと流れる。この過程で温水配管４４内の温水は、貯湯槽４２内に貯溜された水と熱交換して冷却される。反対に貯湯槽４２内に貯溜された水は温められ、温水となる。このとき、温水回路４０内の温水を貯湯槽４２の上部から流入させることで、貯湯槽４２の上側の温水の方が高い温度となり、下に行くほど温度が低くなる。水は温度が高いほど密度が小さく、温度が低いほど密度が大きくなるため、このように、貯湯槽４２の上部から温水回路４０の温水を流入させ、貯湯槽４２内の水と熱交換させることで、貯湯槽４２内の上部に貯溜された温水は温度が高く、下部に行くほど温水の温度が低くなる。これにより、密度差を利用して貯湯槽４２内の上部に高温水、下部に低温水を溜めることができる。

一方、貯湯槽４２内で冷却された第１の温水回路１４０の温水は、当該貯湯槽４２から出て下部に接続された温水配管４２Ａを経て放熱器１３にて冷媒回路１１０内の二酸化炭素冷媒と熱交換して温められるサイクルを繰り返す。

他方、放熱器１３で放熱して温度低下した二酸化炭素冷媒は、放熱器１３の出口側の配管１３Ａから出てキャピラリチューブ１６に至り、そこで減圧された後、蒸発器１７に流入する。蒸発器１７に流入した二酸化炭素冷媒は、そこで蒸発して吸熱することで外気から熱を汲み上げて（ヒートポンプ効果）、電動圧縮機１２に吸い込まれて圧縮され、再び吐出側の配管１２Ａに吐出されるサイクルを繰り返す。

尚、貯湯槽４２内に設けられた温度センサ（図示せず）の出力に基づき、制御装置１６０は、貯湯槽４２内の温水が予め設定された所定の温度に上昇し、且つ、所定の貯湯槽４２内の湯量が所定の必要湯量に達すると制御装置１６０は電動圧縮機１２及びポンプ４７の運転を停止する。上記必要湯量とは、制御装置１６０により日々の使用量から算出された量とする。尚、予め必要湯量を制御装置１６０に入力設定するものとしても構わない。

（２）積雪時の運転
次に、積雪検出手段にて積雪を検知した場合の融雪運転時におけるソーラー発電システム１００の動作について図８を用いて説明する。図８において矢印はこの場合のブライン循環回路１３０のブライン及び第２の温水回路１４５の水の流れを示している。尚、ソーラー発電システム１００は昼間太陽が出ているときにソーラーパネル２０にて発電された電力でソーラー発電システム１を運転すると共に、太陽光が少なくソーラーパネル２０にて室内負荷７４を作動させるだけの充分な発電ができない場合には系統商用交流電源ＡＣにて室内負荷７４を駆動するように構成されている。

先ず、制御装置１６０は、前述した積雪検出手段からの出力に基づきソーラーパネル２０への積雪を検知すると、ポンプ３７及びポンプ１４８を駆動する。この場合、制御装置１６０は、前述したように第２の温水回路１４５の温水配管１４６Ａに設けられた図示しない温度センサにて検出される貯湯槽４２に入る水の温度が所定の温度となるようにポンプ１４８の運転を制御する。そして、第２の温水回路１４５の水は、ポンプ１４８により循環して貯湯槽４２に至る。このとき、温水は貯湯槽４２に設けられた蛇行状の温水配管１４４内に下部より流入し、上部へと流れる。この過程で温水配管１４４内の水は、前述した貯湯運転により加熱され貯湯槽４２内の温水と熱交換して温められ、温水となる。ここで、熱交換器１４７にて冷却された第２の温水回路１４５内の水を貯湯槽４２の下部から流入させ、貯湯槽４２内の温水と熱交換させることで、貯湯槽４２内の下部に貯溜された温水は温度が低く、上部に行くほど温度が高くなる。これにより、前述した密度差を利用して上部に高温水、下部に低温水を溜めた状態を維持することができる。

一方、貯湯槽４２で温められた第２の温水回路１４５の水（温水）は、貯湯槽４２から出て温水配管１４４の上部に接続された温水配管１４６Ｂを経て熱交換器１４７に流入する。そこで、当該熱交換器１４７にてポンプ３７によりブライン循環回路１３０を流れるブラインと熱交換して冷却される。反対にブライン循環回路１３０内のブラインは温められる。

熱交換器１４７で温められたブライン循環回路１３０内のブラインは、ポンプ３７により循環してソーラーパネル２０に至る。そして、ブラインはソーラーパネル２０の裏側に配設された蛇行状の加熱配管３４内に流入する。そこで、ソーラーパネル２０を加熱し、ソーラーパネル２０への積雪を融雪除去する。このように、ブライン循環回路１３０により、冷媒回路１１０の放熱器１３により貯湯槽４２を加熱し、この貯湯槽４２内の湯とブライン循環回路１３０とを第２の温水回路１４５を介して熱交換可能に設けることで、ソーラーパネル２０に熱を搬送し、ソーラーパネル２０を加熱することでソーラーパネル２０への積雪を融雪除去することが出来るようになる。

特に、本実施例のように深夜電力により電動圧縮機１２を駆動して貯湯槽４２に貯湯することで、安価に暖房や給湯を行いながら、ソーラーパネル２０への積雪も貯湯槽４２内の湯の熱を用いて行えるようになる。

尚、ソーラーパネル２０で冷却されたブライン循環回路１３０のブラインは、当該加熱配管３４から出てブライン配管２０Ａに入り、熱交換器１４７にて第２の温水回路１４５温水と熱交換して温められるサイクルを繰り返す。

他方、熱交換器１４７でブラインと熱交換して温度低下した第２の温水回路１４５の温水は熱交換器１４７の出口側の温水配管１４７から、温水配管１４６Ａを経て貯湯槽４２内の温水配管１４４に入り、貯湯槽４２内に貯湯された温水と熱交換して温められるサイクルを繰り返す。

尚、前述した積雪検出手段からの出力によりソーラーパネル２０上の積雪が融雪除去されたと検知された場合には、制御装置１６０はポンプ３７及びポンプ１４８の運転を停止する。

このように、積雪検出手段からの検出に基づき、制御装置１６０は積雪が必要なときにのみブライン循環回路１３０のポンプ３７及び第２の温水回路１４５のポンプ１４８を駆動することができるので、不要なポンプ３７及びポンプ１４８の運転を排除して省エネルギーに寄与することができるようになる。

尚、第１の温水回路１４０及び第２の温水回路１４５に封入する流動性熱媒体として上記実施例の如く水を使用する場合、貯湯槽４２内の水（温水）を直接流し、各温水回路１４０、１４５内を循環させるものとしても構わない。この場合、第１の温水回路１４０内を循環させる温水は貯湯槽４２内を上部から下部に流し、第２の温水回路１４５内を循環させる温水は貯湯槽４２内を下部から上部に流すことで、上述の如く密度差を利用して貯湯槽４２上部に高温水を下部に低温水を溜めることが可能となる。

尚、上記各実施例では、本発明の減圧装置としてキャピラリチューブを用いて説明したが、減圧装置としては、例えば、電子膨張弁や温度自動膨張弁、圧力調整弁等を用いることも可能であり、実施例に限定されるものではない。

また、上記各実施例では、放熱器１３（第１の熱交換器１４、第２の熱交換器１５）、熱交換器１４７は、配管を密着固定する構成としたが、例えば、上記放熱器１３（第１の熱交換器１４、第２の熱交換器１５）、熱交換器１４７を２重管式熱交換器、プレート式熱交換器等の熱交換器にて構成するものとしても構わない。更に、これら熱交換器の配管の形状も蛇行状、コイル状、螺旋状等の種々の配管を用いることが可能であり、熱交換器の形式や形状は実施例に限定されるものではない。

本発明の実施例のソーラー発電システムの概略構成図である。図１のソーラー発電システムに関する電気回路のブロック図である。図１のソーラー発電システムの貯湯運転時における冷媒回路の冷媒の流れと温水回路の温水の流れを示す図である。図１のソーラー発電システムの冬季夜間の貯湯運転時における冷媒回路の冷媒の流れと温水回路の温水の流れ及びブライン循環回路のブラインの流れを示す図である。図１のソーラー発電システムの融雪運転時における冷媒回路の冷媒の流れとブライン循環回路のブラインの流れを示す図である。本発明の他の実施例のソーラー発電システムの概略構成図である。図６のソーラー発電システムの貯湯運転時における冷媒回路の冷媒の流れと第１の温水回路の温水の流れを示す図である。図６のソーラー発電システムの融雪運転時における第２の温水回路の温水の流れとブライン循環回路のブラインの流れを示す図である。

符号の説明

１、１００ソーラー発電システム
１０、１１０冷媒回路
１２電動圧縮機
１３放熱器
１４第１の熱交換器
１５第２の熱交換器
１６キャピラリチューブ
１７蒸発器
２０ソーラーパネル
３０、１３０ブライン循環回路
３４加熱配管
３７、４７、１４８ポンプ
４０温水回路
４２貯湯槽
６０、１６０制御装置
１４０第１の温水回路
１４５第２の温水回路

Claims

太陽光発電を行うソーラーパネルと、電動圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等を順次環状に配管接続して成り、二酸化炭素冷媒を循環して成る冷媒回路と、ポンプによりブラインを循環するブライン循環回路とを備え、
該ブライン循環回路により、前記冷媒回路の放熱器からの熱を前記ソーラーパネルに搬送することを特徴とするソーラー発電システム。
前記ブライン循環回路を、前記ソーラーパネルと前記冷媒回路の放熱器に熱交換可能に設けたことを特徴とする請求項１のソーラー発電システム。
前記ソーラーパネルの積雪を検出する積雪検出手段と、該積雪検出手段が積雪を検出した場合に前記電動圧縮機及びポンプを駆動する制御装置を設けたことを特徴とする請求項２のソーラー発電システム。
湯を貯溜する貯湯槽を備えると共に、前記放熱器を、前記貯湯槽を加熱するための第１の熱交換器と前記ブライン循環回路と熱交換可能に設けられる第２の熱交換器とから構成し、該第２の熱交換器を、前記第１の熱交換器の冷媒下流側に配置したことを特徴とする請求項２又は請求項３のソーラー発電システム。
湯を貯溜する貯湯槽を備え、前記放熱器により前記貯湯槽を加熱すると共に、該貯湯槽内の湯と前記ブライン循環回路とを熱交換可能に設けたことを特徴とする請求項１のソーラー発電システム。
深夜電力により前記電動圧縮機を駆動して前記貯湯槽に貯湯することを特徴とする請求項５のソーラー発電システム。
前記ソーラーパネルへの積雪を検出する積雪検出手段と、該積雪検出手段が積雪を検出した場合に前記ポンプを駆動する制御装置を設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６のソーラー発電システム。