JP2016050759A - 透明太陽熱吸収装置、太陽熱温水システム、太陽光コジェネシステム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることのできる透明太陽熱吸収装置を提供する。
【解決手段】太陽光の透過を許す透明部材１１と、透明部材１１の下方に設けられ可視光の波長帯域を含む透過波長帯域の光を透過するとともに赤外光の波長帯域を含む反射波長帯域の光を反射する波長選択部材１２と、透明部材１１と波長選択部材１２とに挟まれて形成され熱媒体１５を入れることが可能な吸収加熱槽１４と、を備える透明太陽熱吸収装置１０である。透明部材１１および波長選択部材１２の少なくとも一方は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光を透過させつつ太陽エネルギーを利用するための透明太陽熱吸収装置、その透明太陽熱吸収装置を備える太陽熱温水システム、およびその透明太陽熱吸収装置を備える太陽光コジェネシステムに関する。

従来、太陽エネルギーを利用するために、太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換装置としての太陽電池を用いることや、太陽光を熱エネルギーに変換する太陽熱吸収装置を用いることが考えられている。

その太陽電池では、太陽光のうちの所定の波長帯域の光を吸収することにより、電気エネルギーに変換（電気を生成（発電））する。太陽電池では、吸収する所定の波長帯域が大略３００（ｎｍ）から、例えば、アモルファスシリコン太陽電池で７００（ｎｍ）程度、カドミウムテルル太陽電池で８５０（ｎｍ）程度、ＣＩＧＳ太陽電池で１０００（ｎｍ）程度までとされている。このように、太陽電池では、一般に大略波長帯域３００〜１０００（ｎｍ）の太陽光を電気エネルギーに変換するものであり、太陽光のうちの１０００〜２５００（ｎｍ）の近赤外光（その太陽エネルギー）を有効に利用することができない。このことは、太陽電池（光電変換装置）における（太陽エネルギー）から利用可能なエネルギーへの変換効率（以下では、単に変換効率ともいう）の向上を妨げる一因となっている。ここで、太陽電池では、１０００（ｎｍ）以上の波長帯域を利用することができるものとして、単結晶シリコン（単結晶−Ｓｉ）太陽電池も知られているが、高価であって大面積化が困難である。

その近赤外光（大略波長帯域７００〜２５００（ｎｍ））は、一般に電気エネルギーに変換するよりも熱エネルギーに変換した方が変換効率を向上できることから、その近赤外光（その太陽エネルギー）を熱エネルギーに変換すべく太陽熱吸収装置が用いられる。その太陽熱吸収装置としては、太陽光のうちの近赤外光（その太陽エネルギー）を熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーにより温水を得る太陽熱温水器がある。しかしながら、その太陽熱温水器（太陽熱吸収装置）は、一般的に黒色であることから、採光と雨避けとを兼ねた透明バルコニールーフ上や、ガラス手すりのバルコニーに設置することができず、設置可能な箇所が限定されてしまう。また、太陽熱温水器（太陽熱吸収装置）は、太陽光においてエネルギーに変換する波長帯域を広げるべく光電変換装置（太陽電池）と併設しようとすると、それぞれを個別に設置することとなり、設置面積の増大を招いてしまう。

このため、太陽熱温水器（太陽熱吸収装置）を太陽光の一部の透過を可能に形成し、その太陽熱温水器を上記した光電変換装置（太陽電池）上で外枠により一体的に支持した構成のソーラーシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。その太陽熱温水器は、透明な材料で上面および底面が形成された貯水槽を、複数の仕切り板によって複数の区画領域に仕切って構成されている。太陽熱温水器では、貯水槽内の水を太陽光が透過する際に、その水が太陽光（主に近赤外光）の熱エネルギーを奪うことで温水を得ることができる。このため、従来技術のソーラーシステムでは、太陽熱温水器で水を温めつつそこを透過した太陽光を光電変換装置が受けることで発電することができ、太陽光においてエネルギーに変換する波長帯域を広げることができるので、変換効率を向上させることができる。また、従来技術のソーラーシステムでは、太陽熱温水器を太陽光の一部の透過を可能とすることで、その太陽熱温水器を光電変換装置の上に重ねることができるので、設置面積の増大を抑制することができる。

しかしながら、上記した従来のソーラーシステムでは、太陽熱温水器において熱エネルギーを効率良く吸収することが困難であることから、変換効率を向上させる観点で改良の余地がある。これは、以下のことによる。水は、２０００（ｎｍ）以上の波長帯域を効率良く吸収することができるが、それよりも小さい波長帯域、特に１０００〜１３５０（ｎｍ）の波長帯域の吸収率が小さい。その水は、例えば、厚さが１０（ｍｍ）の場合に１１００（ｎｍ）前後の波長帯域に対して吸収率が２０（％）である。しかしながら、太陽光では、１０００〜１３５０（ｎｍ）の波長帯域の強度が比較的大きい。このため、従来のソーラーシステムでは、太陽熱温水器において、１０００〜１３５０（ｎｍ）の波長帯域を効率良く吸収できないことから、熱エネルギーを効率良く吸収することが困難となり、変換効率を向上させる観点で改良の余地がある。

加えて、そのソーラーシステムでは、太陽熱温水器（その貯水槽）における水の厚さを１０（ｍｍ）とすると、その貯水槽の重量が一般的な太陽電池と同程度の１０（Ｋｇ／ｍ^２）となってしまう。このため、ソーラーシステムでは、太陽熱温水器および光電変換装置を一体的に支持する外枠に掛かる負荷が倍になってしまうため、太陽熱温水器（貯水槽）の軽量化が求められる。このことから、ソーラーシステムでは、太陽熱温水器（貯水槽）における水の厚さを小さく（薄く）することが考えられるが、水の厚さを小さくすると貯水槽内の水を太陽光が透過する長さ（光路長）が短くなってしまう。このため、ソーラーシステムでは、太陽熱温水器（貯水槽）の軽量化を図るべく水の厚さを小さく（薄く）すると、貯水槽内の水による熱エネルギーの吸収率の更なる低下を招いてしまい、変換効率を低下させてしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることのできる透明太陽熱吸収装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の透明太陽熱吸収装置は、太陽光の透過を許す透明部材と、前記透明部材の下方に設けられ、少なくとも可視光の波長帯域を含む透過波長帯域の光を透過するとともに、少なくとも赤外光の波長帯域を含む反射波長帯域の光を反射する波長選択部材と、前記透明部材と前記波長選択部材とに挟まれて形成され、熱媒体を入れることが可能な吸収加熱槽と、を備え、前記透明部材および前記波長選択部材の少なくとも一方は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つことを特徴とする。

本発明に係る透明太陽熱吸収装置では、太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

本発明の透明太陽熱吸収装置の基本的な概念を説明するための一例としての透明太陽熱吸収装置１０の構成を示す説明図である。 透明太陽熱吸収装置１０で用いる透明部材１１の形状のいくつかの例を示す説明図であり、（ａ）は透明部材１１として用いた形状を示し、（ｂ）は（ａ）とは異なる一例としての透明部材１１Ａの形状を示し、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）とは異なる一例としての透明部材１１Ｂの形状を示す。 透明太陽熱吸収装置１０に入射した太陽光Ｒが吸収加熱槽１４内を進行する様子を模式的に示す説明図である。 比較例として透明部材２が平面とされた透明太陽熱吸収装置１を示す図３と同様の説明図である。 透明部材２へ向けて反射太陽光Ｒｒが進行する様子を説明するためにＸＹＺの直交座標系を用いて示す説明図である。 透明部材２をＸ軸回りに回転させた際に、その回転された透明部材２ｒの反射太陽光Ｒｒに対する角度関係が変化する様子を説明するための図４と同様の説明図である。 透明部材１１に向けて、波長選択部材１２からの反射光Ｒ１と、仮想波長選択部材１２Ｘからの反射光Ｒ２と、が入射する様子を示す説明図である。 図７を上下方向上側から見た様子を示す説明図である。 反射光Ｒ１を対角線とする仮想立方体Ｃｉを示す説明図である。 太陽光の強度分布および各種の太陽電池における吸収波長帯域を示すグラフであり、縦軸を太陽光強度（ＫＷ／ｍ^２）で示し、横軸を光の波長帯域（ｎｍ）で示す。 透明太陽熱吸収装置１０で用いる透明部材１１の形状のいくつかの例を示す説明図であり、（ａ）は図２とは異なる他の一例としての透明部材１１Ｄの形状を示し、（ｂ）は（ａ）とは異なる他の一例としての透明部材１１Ｅの形状を示し、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）とは異なる他の一例としての透明部材１１Ｆの形状を示す。 実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａの構成を説明するための図１と同様の説明図であり、左上に一点鎖線で示す円は矢印Ａが指し示す方向で排出口１８の周辺を見た様子を示す。 実施例１の太陽熱温水システム３０の構成を説明するための説明図である。 平板形選択吸収面と二重透過体とを用いた場合の瞬時集熱効率線図を示すグラフであり、縦軸を集熱効率ηで示し、横軸をΔθ／Ｉ（ｍ^２・Ｋ／Ｗ）で示す。 実施例２の太陽光コジェネシステム５０の構成を説明するための説明図である。 本発明に係る透明太陽熱吸収装置の透明部材と波長選択部材との間における多重反射の作用を評価するための多重反射評価装置７０を示す説明図である。 多重反射評価装置７０で用いた透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの組み合わせにおける構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）は第１パターン（透明部材１１Ｐ１および波長選択部材１２Ｐ１）を示し、（ｂ）は第２パターン（透明部材１１Ｐ２および波長選択部材１２Ｐ２）を示し、（ｃ）は第３パターン（透明部材１１Ｐ３および波長選択部材１２Ｐ３）を示し、（ｄ）は第４パターン（透明部材１１Ｐ４および波長選択部材１２Ｐ４）を示し、（ｅ）は第５パターン（透明部材１１Ｐ５および波長選択部材１２Ｐ５）を示す。 太陽熱温水システムの一例としての実施例３の太陽熱温水システム６０の構成を説明するための説明図である。 太陽熱温水システム６０における予熱部９８および加熱部９９の周辺を部分的に拡大して示す説明図である。 太陽熱温水システム６０が出力する水９７の温度の制御の概念の一例を示す説明図である。

以下に、本発明に係る透明太陽熱吸収装置、その透明太陽熱吸収装置を備える太陽熱温水システム、および透明太陽熱吸収装置を備える太陽光コジェネシステムの実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

先ず、本発明に係る透明太陽熱吸収装置の基本的な概念を図１から図１０を用いて説明する。図１は、透明太陽熱吸収装置の一例としての透明太陽熱吸収装置１０の構成を示す説明図である。以下の説明では、透明太陽熱吸収装置１０において、図１に示すように、水平面と平行な平坦面に設置された状態における鉛直方向を上下方向（矢印ＵＤ参照（上側がＵ））とする。また、以下の説明では、透明太陽熱吸収装置１０において、上下方向に直交しつつ図１における奥行方向を前後方向（矢印ＦＢ参照（手前側がＦ））とし、上下方向および前後方向に直交する方向を左右方向（矢印ＬＲ参照（右側がＲ））とする。なお、図１では、透明太陽熱吸収装置１０の構成の把握を容易なものとするために、側壁板部材１３を二点鎖線で示している。また、図３および図４では、太陽光Ｒが吸収加熱槽１４内を進行する様子の把握を容易なものとするために、透明部材１１、２および波長選択部材１２を部分的に破断するとともに側壁板部材１３を省略して示している。

透明太陽熱吸収装置１０は、透明部材１１と波長選択部材１２と側壁板部材１３とを有し、それらで吸収加熱槽１４を構成する。この透明太陽熱吸収装置１０では、吸収加熱槽１４に熱媒体１５が入れられており、その熱媒体１５で太陽光における熱エネルギーを吸収することで太陽光から熱エネルギーを得る。そして、透明太陽熱吸収装置１０では、太陽光における可視光の透過を許すものとされている。この透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２の少なくとも一方が、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つものとする。その透明部材１１および波長選択部材１２におけるより好適な例を以下に示す。

透明部材１１は、太陽光を透過可能な部材で形成され、上下方向に直交する平面に沿う板状の部材とされている。この透明部材１１は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つもの、すなわち上下方向を含む断面で見て上側に位置する上面１１ａもしくは下側に位置する下面１１ｂの少なくともいずれか一方が波型の構造を有するものとされている。その波型の構造とは、断面で見て所定のピッチで起伏（凹凸）を繰り返す所謂波型の形状とされていることを言い、その波型の形状を進行波と見做した際の進行方向を波型の構造における擬似進行方向Ｄｔとする。透明部材１１では、自らの屈折率が熱媒体１５の屈折率よりも大きい場合には少なくとも空気との境界面となる上面１１ａが波型の構造とされ、熱媒体１５の屈折率よりも小さい場合には少なくとも熱媒体１５との境界面となる下面１１ｂが波型の構造とされる。これは、透明部材１１では、後述するように境界面での全反射を利用すべく波型の構造とするものであることから、自らの屈折率と熱媒体１５の屈折率との大小に応じて全反射が生じる境界面が変化することによる。

透明部材１１は、図１に示す例では、屈折率が１．６であって、厚さ寸法が０．２（ｍｍ）前後からそれ以下とされたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（所謂薄板部材）から形成されており、上下方向で見ると矩形状を呈するものとされている。その透明部材１１では、図１に示す例では、各折目が左右方向に伸びつつ互いに等しい間隔で平行な位置関係となるように、ＰＥＴフィルムに山折りと谷折りとが交互に為されて形成されている（図２（ａ）等参照）。換言すると、透明部材１１では、図２（ａ）に示すように、各山折りおよび各谷折りにおける頂角θが互いに等しいものとされるとともに、各頂角θを形成する各斜辺部の長さ寸法が互いに等しいものとされており、所謂三角波形状とされている。このため、透明部材１１では、上下方向および前後方向を含む断面で見て上面１１ａと下面１１ｂとの双方が波型の形状とされており、その上面１１ａと下面１１ｂとが平行とされている。このことから、透明部材１１では、上面１１ａと下面１１ｂとの双方が波型の構造を持つものとされており、各折目が左右方向に伸びるものとされている。このため、透明部材１１では、波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが前後方向とされている。このことから、透明部材１１では、擬似進行方向Ｄｔが向けられる第１方向Ｄ１が、前後方向に向けられていることとなる（図１参照）。

この透明部材１１では、頂角θおよび隣接する折目間の間隔Ｐ（ピッチ（波型における波長））が適宜設定される。この頂角θおよび折目間の間隔Ｐは、透明部材１１における屈折率と熱媒体１５の屈折率とを勘案して、後述するように透明部材１１と波長選択部材１２との間の空間となる吸収加熱槽１４でより多くの多重反射が生じるように設定する。これについては後に説明する。透明部材１１は、この図１および図２（ａ）に示す例では、頂角が９０（°）（θ＝９０（°））とされている。

なお、図１および図２（ａ）に示す例の透明部材１１は、山折りと谷折りとが交互に為されて形成されていたが、所定のピッチで起伏（凹凸）を繰り返す波型の形状とされていればよく、この例に限定されるものではない。その他の一例として、ＰＥＴフィルムを上下交互に湾曲させて、曲線で波型の形状とすることにより透明部材１１Ａを形成することができる（図２（ｂ）参照）。この図２（ｂ）に示す例の透明部材１１Ａでは、半径Ｒおよび開き角θで示す曲線により起伏（凹凸）が形成されて構成されている。この透明部材１１Ａでは、透明部材１１と同様に、半径Ｒおよび開き角θが適宜設定される。

また、他の一例として、ＰＥＴフィルムを上下方向に交互に伸びる直交箇所と傾斜する傾斜箇所とを交互に連続させるべく折り曲げ加工を施すことにより透明部材１１Ｂを形成することができる（図２（ｃ）参照）。この図２（ｃ）に示す例の透明部材１１Ｂでは、直交箇所と傾斜箇所とが為す頂角θと、隣接する２つの直交箇所間の間隔Ｐ（ピッチ（波型における波長））と、が適宜設定されて構成されており、所謂のこぎり波形状とされている。この透明部材１１Ｂでは、透明部材１１と同様に、頂角θおよび間隔Ｐが適宜設定される。

波長選択部材１２は、上記したように形成された透明部材１１の上下方向下側に設けられる。その波長選択部材１２は、所定の波長帯域（透過波長帯域）の光を透過しかつその透過波長帯域とは異なる所定の波長帯域（反射波長帯域）の光を反射する部材で形成され、上下方向に直交する平面に沿う板状の部材とされている。この波長選択部材１２は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つもの、すなわち上下方向を含む断面で見て上側に位置する上面もしくは下側に位置する下面の少なくともいずれか一方が波型の形状とされている。波長選択部材１２は、大略赤外光（赤外線）の波長帯域が反射波長帯域として設定され、それよりも小さな波長帯域が透過波長帯域に設定されている。このため、波長選択部材１２は、透過波長帯域に可視光の波長帯域を含むものとされており、大略赤外光を反射するとともに可視光を透過する。

波長選択部材１２は、図１に示す例では、厚さ寸法が０．２（ｍｍ）前後からそれ以下とされたＰＥＴフィルムに、銀平板粒子の塗工膜が設けられて形成されており、上下方向で見ると矩形状を呈するものとされている。このような銀平板粒子の塗工膜は、公知のものを用いることができるので（例えば、特開２０１１−２５２２１３や特開２０１２−１０８２０７に記載された銀平板粒子）、詳細な説明は省略する。波長選択部材１２は、図１に示す例では、特開２０１１−２５２２１３において実施例１として記載された銀平板粒子の塗工膜を用いるものとしており、最大透過波長が１０１５（ｎｍ）とされている。このため、波長選択部材１２は、赤外光（赤外線）を含む１０１５（ｎｍ）よりも大きい波長帯域の光を反射するとともに、可視光を含む１０１５（ｎｍ）よりも小さい波長帯域の光を透過する。この銀平板粒子の塗工膜は、波長選択部材１２（それを構成する部材）において波型の構造を持つ側の表面、すなわち波型の形状とされた表面に形成する。

その波長選択部材１２では、図１に示す例では、各折目が前後方向に伸びつつ互いに等しい間隔で平行な位置関係となるように、銀平板粒子の塗工膜が設けられたＰＥＴフィルムに山折りと谷折りとが交互に為されて形成されている。換言すると、波長選択部材１２では、各山折りおよび各谷折りにおける頂角（θ）が互いに等しいものとされるとともに、各頂角（θ）を形成する各斜辺部の長さ寸法が互いに等しいものとされている。このため、波長選択部材１２では、透明部材１１（図２（ａ）参照）と同様に、上下方向および前後方向を含む断面で見て上面と下面との双方が波型の形状とされており、その上面と下面とが平行とされている。このことから、波長選択部材１２では、上面と下面との双方が波型の構造を持つものとされており、各折目が前後方向に伸びるものとされている。このため、波長選択部材１２では、波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが左右方向とされている。このことから、波長選択部材１２では、擬似進行方向Ｄｔが向けられる第２方向Ｄ２が左右方向に向けられていることとなる。よって、波長選択部材１２は、擬似進行方向Ｄｔが向けられる第１方向Ｄ１が前後方向に向けられた透明部材１１とは、互いの擬似進行方向Ｄｔが直交する位置関係とされている。換言すると、波長選択部材１２では、各折目が前後方向に伸びるものとされており、各折目が左右方向に伸びる透明部材１１とは各折目の伸びる方向（それと直交する波型の形状（波型の構造）が現れる断面が伸びる方向）が直交する位置関係とされている。

この波長選択部材１２では、頂角（θ）および隣接する折目間の間隔（Ｐ）（ピッチ（波型における波長））が適宜設定される。この頂角（θ）および折目間の間隔（Ｐ）は、後述するように透明部材１１と波長選択部材１２との間の空間（吸収加熱槽１４）でより多くの多重反射が生じるように設定する。波長選択部材１２は、この図１に示す例では、頂角および各斜辺部の長さ寸法が透明部材１１と等しいものとされている。なお、波長選択部材１２は、図１に示す例のように透明部材１１と同様の形状とした場合であっても、当該透明部材１１と異なる頂角および各斜辺部の長さ寸法としてもよい。

なお、波長選択部材１２は、山折りと谷折りとが交互に為されて形成されていたが、所定のピッチで起伏（凹凸）を繰り返す波型の形状とされていればよく、図１に示す例に限定されるものではない。波長選択部材１２は、透明部材１１と同様に、他の一例として、曲線で波型の形状（図２（ｂ）参照）としてもよく、直交箇所と傾斜箇所とを交互に連続させる波型の形状（図２（ｃ）参照）としてもよい。この波長選択部材１２と透明部材１１とは、上下方向で見ると略等しい領域に存在する大きさ寸法とされている。この波長選択部材１２と、その上側に設けられた透明部材１１と、を取り囲むように側壁板部材１３が設けられている。このとき、波長選択部材１２は、透明部材１１と擬似進行方向Ｄｔを直交させるものであって、後述するように透明部材１１との間の空間（吸収加熱槽１４）でより多くの多重反射が生じさせるものであれば、透明部材１１とは異なる形状であってもよい。

その側壁板部材１３は、図１に示す例では、上下方向で見ると透明部材１１と波長選択部材１２とが矩形状とされていることから、その矩形状の４つの側面のそれぞれに設けられている。４つの側壁板部材１３は、それぞれが上下方向を含む面に沿って設けられており、互いに隣接する同士が接続されている。この各側壁板部材１３は、取り囲む波長選択部材１２および透明部材１１の前後方向で見た両端辺部および左右方向で見た両端辺部と接続されている。この各側壁板部材１３は、透明部材１１および波長選択部材１２と協働して、その透明部材１１と波長選択部材１２との間に吸収加熱槽１４を形成する。

各側壁板部材１３は、波長選択部材１２で設定された反射波長帯域の光を反射する部材で形成することで、自らを通して反射波長帯域の光が吸収加熱槽１４から出射されることを防止することができ、後述する吸収加熱槽１４での多重反射を補助することができる。また、各側壁板部材１３は、波長選択部材１２で設定された透過波長帯域の光を透過する部材で形成することで、自らを通して透過波長帯域の光を波長選択部材１２へと進行させることができ、全体としての可視光の透過作用を高めることができる。各側壁板部材１３は、図１に示す例では、波長選択部材１２と同様に、ＰＥＴフィルムに銀平板粒子の塗工膜が設けられて形成されており、波長選択部材１２で設定された反射波長帯域の光を反射しかつ波長選択部材１２で設定された透過波長帯域の光を透過する。

吸収加熱槽１４は、上述したように、基本的に透明部材１１と波長選択部材１２との間の空間により形成されており、周辺が各側壁板部材１３により封じられている。この吸収加熱槽１４では、熱媒体１５を入れることが可能とされている。また、吸収加熱槽１４では、上下方向上側から太陽光が照射されると、透明部材１１を通して太陽光を内方へと進行させることができる。そして、吸収加熱槽１４では、透明部材１１を通して内方へと進行させた太陽光における透過波長帯域の光が波長選択部材１２を透過して外方へと出射し、当該太陽光におけるにおける反射波長帯域の光が波長選択部材１２で反射されて再び内方に進行する。このため、吸収加熱槽１４では、上下方向上側から太陽光が照射されると、熱媒体１５に太陽光（太陽エネルギー）における熱エネルギーを吸収させることができるとともに、太陽光の一部を透過させることができる。この吸収加熱槽１４は、透明部材１１と波長選択部材１２との間隔、すなわち上下方向で見た透明部材１１と波長選択部材１２との間の寸法を適宜変更することにより、容量（熱媒容量）を設定することができる。この吸収加熱槽１４における作用は後述する。

その吸収加熱槽１４に入れられる熱媒体１５は、太陽光（太陽エネルギー）における熱エネルギーを効果的に吸収することが可能な液状の媒体であり、水または水を含む液体が用いられる。その熱媒体１５は、少なくとも可視光すなわち大略７００（ｎｍ）以下の波長帯域の光を透過し、赤外光すなわち大略１０００（ｎｍ）以上の波長帯域の光を吸収する光学特性を有する。なお、熱媒体１５において可視光を透過するとは、大略７００（ｎｍ）以下の波長帯域の光に対する透過率を有するものであればよく、完全に透過すること（透過率１００（％））のみを言うものではない。また、熱媒体１５において赤外光を吸収するとは、大略１０００（ｎｍ）以上の波長帯域の光に対する吸収率を有するものであればよく、完全に吸収すること（吸収率１００（％））のみを言うものではない。さらに、熱媒体１５では、近赤外光すなわち大略７００（ｎｍ）以上の波長帯域の光を吸収する光学特性を有するものであってもよい。その熱媒体１５は、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４内へと進行し、波長選択部材１２により反射された光（反射波長帯域の光）における熱エネルギーを吸収可能とされている。

この透明太陽熱吸収装置１０では、上下方向の上側から太陽光が照射されると、その太陽光の熱エネルギーを効率良く熱媒体１５に吸収させることができる。このことについて、図１および図２に加えて、図３から図１０を用いて説明する。透明太陽熱吸収装置１０では、図１に示すように、透明部材１１が上下方向の上側に位置するように配置される。その透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１が上述したように太陽光を透過可能な部材で構成されていることから、図３に示すように、照射された太陽光Ｒが透明部材１１を経て吸収加熱槽１４に入れられた熱媒体１５へと進行する。そして、透明太陽熱吸収装置１０では、太陽光Ｒが吸収加熱槽１４の熱媒体１５内を上下方向下側へと進行して、波長選択部材１２に至る。透明太陽熱吸収装置１０では、太陽光Ｒにおける反射波長帯域の光（以下では反射太陽光Ｒｒとする）が波長選択部材１２で反射され、太陽光Ｒにおける透過波長帯域の光（以下では透過太陽光Ｒｐとする）が波長選択部材１２を透過する。

ここで、波長選択部材１２では、透過波長帯域が可視光を含む１０１５（ｎｍ）よりも小さい波長帯域とされていることから、透明太陽熱吸収装置１０が可視光を含む透過太陽光Ｒｐを透過させることで全体として透明な外観となる。また、波長選択部材１２では、反射波長帯域が赤外光（赤外線）を含む１０１５（ｎｍ）よりも大きい波長帯域とされていることから、赤外光（赤外線）を含む反射太陽光Ｒｒが吸収加熱槽１４（熱媒体１５）から出射されることが防止される。そして、透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２で反射した反射太陽光Ｒｒが、吸収加熱槽１４の熱媒体１５内を上下方向上側へと進行して（図３の例では波長選択部材１２で２回反射されている）、再び透明部材１１へと進行する。

ここで、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２の少なくとも一方が、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つことから、双方が平坦とされている場合と比較して、透明部材１１で反射太陽光Ｒｒの全反射を生じさせることを容易とすることができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４へと進行した光のうちの波長選択部材１２で反射した反射太陽光Ｒｒを、透明部材１１が再び反射することで当該透明部材１１と波長選択部材１２との間で多重反射させることができる。特に、実施例１の透明太陽熱吸収装置１０では、以下の要件を備えることからより効果的に多重反射させることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１が上面１１ａと下面１１ｂとの双方が上下方向を含む断面に波型の構造を有し、かつ波長選択部材１２が上面と下面との双方が上下方向を含む断面に波型の構造を有している。そして、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１と波長選択部材１２とが、上下方向に直交する平面上において、互いの擬似進行方向Ｄｔ（各折目の伸びる方向（それと直交する波型の形状（波型の構造）が現れる断面が伸びる方向））が直交する位置関係とされている。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４へと進行した光のうちの波長選択部材１２で反射した反射太陽光Ｒｒを、透明部材１１が再び反射することで当該透明部材１１と波長選択部材１２との間で多重反射させることができる。これは以下のことによる。

まず、反射太陽光Ｒｒでは、透明太陽熱吸収装置１０が設置された水平面（上下方向に直交する面）に対する前後方向に直交する面で見た角度が、波長選択部材１２における反射面の角度により決められる。これは、反射太陽光Ｒｒは、各折目が前後方向に伸びるように折り曲げられた波長選択部材１２で反射されたものであることによる。すなわち、透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２における頂角θおよび折目間の間隔Ｐ（図２（ａ）参照）を適宜設定することにより、反射太陽光Ｒｒにおける前後方向に直交する面で見た水平面に対する角度を調整することができる。図１に示す例の透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２の頂角θが９０（°）とされていることから（図２（ａ）参照）、頂角θを挟んで対向する２つの反射面の双方で反射されると、反射太陽光Ｒｒが再帰反射されることとなる。このため、図１に示す例の透明太陽熱吸収装置１０では、反射太陽光Ｒｒにおける前後方向に直交する面で見た水平面に対する角度が、太陽光Ｒとして吸収加熱槽１４の熱媒体１５内に進行した際の角度と等しくされている。

このように、透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２により前後方向に直交する面で見た水平面に対する角度が調整された反射太陽光Ｒｒが透明部材１１へ向けて進行する。ここで、図４に示すように、透明部材２が平坦な構成とされている透明太陽熱吸収装置１において、透明太陽熱吸収装置１０と同様に太陽光Ｒが照射されて吸収加熱槽１４の熱媒体１５内を反射太陽光Ｒｒが透明部材２へ向けて進行しているものとする。この透明太陽熱吸収装置１では、透明部材２が平坦な構成とされていることを除くと、透明太陽熱吸収装置１０と等しい構成とされており、等しい構成の個所には同じ符号を付して示す。そして、透明太陽熱吸収装置１において、左右方向をＸ軸方向（右側が正側）、前後方向をＹ軸方向（後側が正側）、上下方向をＺ軸方向（下側が正側）として、Ｚ軸を零とするＸＹ平面で透明部材２を表すものとする。加えて、透明太陽熱吸収装置１の透明部材２における反射太陽光Ｒｒが入射する位置をＸＹＺ座標系の原点位置とする（図５参照）。

その反射太陽光Ｒｒが透明部材２に入射する様子の一例をＸＹＺ座標系で示したものを図５に示す。この図５に示す一例としての反射太陽光Ｒｒは、点Ｐ（Ｐ_Ｘ＝３、Ｐ_Ｙ＝４、Ｐ_Ｚ＝５）と原点位置Ｏ（Ｐ_Ｘ＝０、Ｐ_Ｙ＝０、Ｐ_Ｚ＝０）とを通る線（線分ＰＯ）で示すように透明部材２（ＸＹ平面）へ向けて進行してきたものとしている。なお、図５では、点ＰをＸＹ平面上で表したものを点Ｐ_１とし、点ＰをＸＺ平面上で表したものを点Ｐ_２とし、点ＰをＹＺ平面上で表したものを点Ｐ_３とする。

ここで、熱媒体１５として水を用いているものとすると、吸収加熱槽１４の熱媒体１５内を透明部材２へ向けて進行する反射太陽光Ｒｒでは、透明太陽熱吸収装置１の外方となる空気層と透明部材２との境界面（上面１１ａ）で全反射が生じ得る。これは、熱媒体１５の屈折率（１．３３）が透明部材２の屈折率（１．６）よりも小さく、その透明部材２の屈折率が空気層の屈折率（１．００）よりも大きいことによる。その反射太陽光Ｒｒは、境界面で全反射させるべく当該境界面に対する入射角が臨界角（３８．６８（°））以上となるためには、透明部材２の下面１１ｂの法線に対して４８．７５（°）以上の角度で透明部材２（下面１１ｂ）に入射する必要がある。この境界面（上面１１ａ）で全反射を生じさせるための透明部材２の下面１１ｂの法線に対する角度を、以下では擬似臨界角ともいう。これに対して、上記した反射太陽光Ｒｒは、線分ＰＯで示す方向で透明部材２（ＸＹ平面）へ進行していることから、透明部材２（下面１１ｂ）に対する入射角が擬似臨界角（４８．７５（°））よりも小さな値となっている。詳細には、反射太陽光Ｒｒの透明部材２（下面１１ｂ）すなわちＸＹ平面に対する角度（∠ＰＯＰ_１）が４５（°）となり、ＸＹ平面への入射角（Ｚ軸に対する角度）が４５（°）となるので、擬似臨界角（４８．７５（°））よりも小さい値となる。このため、反射太陽光Ｒｒは、透明部材２と空気層との境界面（上面１１ａ）で全反射が生じることはなく、透明部材２を透過して外方（空気層）へと出射してしまう。

ところで、反射太陽光Ｒｒは、ＸＹＺ座標で示していることから、ＸＺ平面上に投影された２次元のＸＺ座標で表すとともに、ＹＺ平面上に投影された２次元のＹＺ座標で表すことができる。このため、反射太陽光Ｒｒの透明部材２（下面１１ｂ（ＸＹ平面））に対する入射角は、反射太陽光ＲｒのＸＺ平面上でのＸＹ平面に対する入射角と、反射太陽光ＲｒのＹＺ平面上でのＸＹ平面に対する入射角と、のそれぞれに相関するものとなる。その反射太陽光ＲｒにおけるＸＺ平面上で見たＸ軸（ＸＹ平面（透明部材２））に対する角度（∠Ｐ_２ＯＰ_Ｘ）は５９．０４（°）であり、入射角に相当するＺ軸（ＸＹ平面の法線）に対する角度が３０．９６（°）となる。また、反射太陽光ＲｒにおけるＹＺ平面上で見たＹ軸（ＸＹ平面（透明部材２））に対する角度（∠Ｐ_３ＯＰ_Ｙ）は５１．３４（°）であり、入射角に相当するＺ軸（ＸＹ平面の法線）に対する角度が３８．６６（°）となる。このため、反射太陽光Ｒｒの透明部材２（下面１１ｂ）への入射角（４５（°））は、ＸＺ平面上での入射角（３０．９６（°））およびＹＺ平面上での入射角（３８．６６（°））のそれぞれよりも大きなものとなる。そして、反射太陽光Ｒｒの透明部材２（下面１１ｂ）への入射角は、ＸＺ平面上での入射角およびＹＺ平面上での入射角のそれぞれに相関するものであることから、いずれか一方の入射角を大きくすることで、大きくすることができる。そのように一方の入射角を大きくすることで、図５で示す反射太陽光Ｒｒに対する入射角を大きくした一例を図６に示す。

この図６は、図５において、反射太陽光Ｒｒを固定した状態で、透明部材２に相当するＸＹ平面を、Ｙ軸をＹｒ軸としかつＺ軸をＺｒ軸とするようにＸ軸を回転中心として回転（以下ではＸ軸回りの回転）させることにより、ＸＹｒ平面へと変位させた様子を示す。このため、透明部材２がＸ軸回りに回転されたものを透明部材２ｒとすると、その透明部材２ｒはＸＹｒＺｒ座標系におけるＸＹｒ平面上に位置する。このため、透明部材２ｒは、Ｚｒ軸を零とするＸＹｒ平面で表されたものとなる。その図６に示す例では、ＸＹ平面とＸＹｒ平面とが１０（°）の角度を為すもの、すなわちＹ軸とＹｒ軸とが１０（°）の角度を為しかつＺ軸とＺｒ軸とが１０（°）の角度を為すものとしている。このため、図６に示す例では、Ｚ軸を零とするＸＹ平面で表した透明部材２を、反射太陽光Ｒｒに対する傾斜が小さくなるようにＸ軸回りに１０（°）回転させて、Ｚｒ軸を零とするＸＹｒ平面で表した透明部材２ｒとした様子を示している。換言すると、図６に示す例では、反射太陽光Ｒｒの透明部材２に対する入射角が大きくなるように、その透明部材２をＸ軸回りに回転させて透明部材２ｒとした様子を示している。なお、図６では、点ＰをＸＹｒ平面上で表したものを点Ｐ_４とし、点ＰをＸＺｒ平面上で表したものを点Ｐ₅とし、点ＰをＹｒＺｒ平面上で表したものを点Ｐ_６とする。

透明部材２ｒ（下面１１ｂ）では、反射太陽光Ｒｒに対する角度（∠ＰＯＰ_４）が３６．７５（°）となり、入射角（Ｚｒ軸に対する角度）が５３．２５（°）となるので、擬似臨界角（４８．７５（°））よりも大きい値となる。このため、反射太陽光Ｒｒは、透明部材２と空気層との境界面（上面１１ａ）で全反射が生じることとなり、透明部材２の外方（空気層）へと出射することなく吸収加熱槽１４の熱媒体１５内を再び進行することとなる。このように、ＸＺ平面上での入射角およびＹＺ平面上での入射角のいずれか一方の入射角を大きくすることで、反射太陽光Ｒｒの透明部材２（下面１１ｂ）への入射角を大きくすることができる。

ここで、透明部材２ｒ（下面１１ｂ）では、ＸＺｒ平面上で見た反射太陽光Ｒｒに対する角度（∠Ｐ₅ＯＰ_Ｘ）は５４．６５であり、入射角に相当するＺ軸（ＸＹ平面の法線）に対する角度が３５．３５（°）となる。また、透明部材２ｒ（下面１１ｂ）では、ＹｒＺｒ平面上で見た反射太陽光Ｒｒに対する角度（∠Ｐ_６ＯＰ_Ｙｒ）は４１．３４（°）であり、入射角に相当するＺ軸（ＸＹ平面の法線）に対する角度が４８．６６（°）となる。このため、反射太陽光Ｒｒの透明部材２ｒ（下面１１ｂ）へのＸＺｒ平面上での入射角（３５．３５（°））およびＹｒＺｒ平面上での入射角（４８．６６（°））は、いずれも擬似臨界角（４８．７５（°））よりも小さい。このように、反射太陽光Ｒｒの透明部材２ｒへのＸＺｒ平面上での入射角とＹｒＺｒ平面上での入射角との双方が擬似臨界角よりも小さくても、反射太陽光Ｒｒの透明部材２ｒへの入射角を擬似臨界角よりも大きくすることができる。

本願発明の透明太陽熱吸収装置１０では、基本的に上記した考えに基づいて為されており、透明部材１１で反射太陽光Ｒｒに対するＹＺ平面上での入射角を調整すべく、透明部材１１を各折目が左右方向に伸びる波型の形状としている。これは、透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２で反射太陽光Ｒｒの前後方向に直交する面で見た水平面に対する角度、すなわち反射太陽光ＲｒのＸＺ平面上での入射角を調整していることによる。透明太陽熱吸収装置１０では、反射太陽光Ｒｒが透明部材１１へと進行する場面を想定して（図４参照）、その反射太陽光Ｒｒに対する透明部材１１の角度を小さくすることにより、反射太陽光Ｒｒに対するＹＺ平面上での入射角を擬似臨界角よりも大きくする。透明太陽熱吸収装置１０では、反射太陽光Ｒｒに対する透明部材１１の角度が小さくなるようにＸ軸回りに回転させた状態とすべく、Ｘ軸回り正側に回転させた傾斜面とＸ軸回り負側に回転させた傾斜面とをＹ軸方向に交互に並列させている。

このような構成により全反射が生じ易くなることを、別の観点から図７から図９を用いて検討する。先ず、図７および図８に示すように、透明部材１１の所定位置Ｑ_１に向けて、波長選択部材１２の所定位置Ｑ_２からの反射光Ｒ１と、仮想波長選択部材１２Ｘの所定位置Ｑ_３からの反射光Ｒ２と、が入射したものとする。その仮想波長選択部材１２Ｘは、波長選択部材１２と同様の構成であって、波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが前後方向とされて、擬似進行方向Ｄｔが左右方向とされた波長選択部材１２とは互いの擬似進行方向Ｄｔが直交する位置関係とする。

反射光Ｒ１は、所定位置Ｑ_２および波長選択部材１２の法線を含む面に沿いつつ水平面（上下方向に直交する面）に対して５４.７４度の仰角を為す進行方向とする。また、反射光Ｒ２は、所定位置Ｑ_３および仮想波長選択部材１２Ｘの法線を含む面に沿いつつ水平面（上下方向に直交する面）に対して５４.７４度の仰角を為す進行方向とする。この５４.７４度は、後述する仮想立方体Ｃｉにおいて、対角線となる反射光Ｒ１と基準面Ｓｂの法線とが為す角度である。その反射光Ｒ１と反射光Ｒ２とは、上下方向上側から見ると、透明部材１１の所定位置Ｑ_１において互いに直交する位置関係とされる（図８参照）。

ここで、所定位置Ｑ_１を１つの頂点とし、透明部材１１における所定位置Ｑ_１が存在する面すなわち反射光Ｒ１と反射光Ｒ２とが入射される面上に１つの面となる基準面Ｓｂを規定し、反射光Ｒ１を対角線とする仮想立方体Ｃｉを仮定する（図７参照）。この仮想立方体Ｃｉでは、図９に示すように、基準面Ｓｂの４つの頂点のうち所定位置Ｑ_１の他の点を点Ｑ_Ａ、点Ｑ_Ｂおよび点Ｑ_Ｃとし、基準面Ｓｂと対向する面の４つの頂点のうち所定位置Ｑ_２の他の点を点Ｑ_Ｄ、点Ｑ_Ｅおよび点Ｑ_Ｆとする。仮想立方体Ｃｉでは、透明部材１１と反射光Ｒ２とが上記した関係とされていることから、反射光Ｒ２が所定位置Ｑ_１、点Ｑ_Ｃ、点Ｑ_Ｅおよび点Ｑ_Ｆで規定される面上に位置する。また、仮想立方体Ｃｉでは、基準面Ｓｂが透明部材１１における所定位置Ｑ_１が存在する面上に位置するので、基準面Ｓｂが水平面に対して４５（°）の傾斜を為すとともに、仮想波長選択部材１２Ｘにおける所定位置Ｑ_３が存在する面と平行となる。このため、反射光Ｒ２は、基準面Ｓｂに対して８０.２６（°）（＝１８０−５４.７４−４５）の傾斜を為し（∠Ｑ_３Ｑ_１Ｑ_Ｃ）、所定位置Ｑ_１を通る基準面Ｓｂの法線となる線分Ｑ_１Ｑ_Ｆに対して９.７４（°）（＝５４.７４−４５）の傾斜を為す。

ここで、仮想立方体Ｃｉの一辺の長さ寸法を１とすると、線分Ｑ_１Ｑ_Ｂが２の平方根（２^０.５）となり、線分Ｑ_２Ｑ_Ｂが１となる。その線分Ｑ_１Ｑ_Ｂと線分Ｑ_２Ｑ_Ｂとは、直交する。そして、反射光Ｒ１は、仮想立方体Ｃｉの対角線であって線分Ｑ_１Ｑ_２に相当する。このため、反射光Ｒ１は、基準面Ｓｂに対して３５.２６（°）（＝ｔａｎ^−１（１／２^０.５））の傾斜を為し（∠Ｑ_２Ｑ_１Ｑ_Ｂ）、基準面Ｓｂの法線となる線分Ｑ_２Ｑ_Ｂに対して５４.７４（°）（＝ｔａｎ^−１（２^０.５））の傾斜を為す。

これらのことから、水平面に対して等しい角度とされていても、仮想波長選択部材１２Ｘからの反射光Ｒ２よりも波長選択部材１２からの反射光Ｒ１の方が、透明部材１１に対する全反射の条件が整い易いことが解る。これにより、透明部材１１と擬似進行方向Ｄｔが平行な仮想波長選択部材１２Ｘでの反射により角度が変更された光（反射光Ｒ２）よりも、透明部材１１と擬似進行方向Ｄｔが直交する波長選択部材１２での反射により角度が変更された光（反射光Ｒ１）の方が、透明部材１１で全反射を生じさせることが容易である。

このため、透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２で反射されて透明部材１１へと進行する反射太陽光Ｒｒを、全反射を利用して再び波長選択部材１２へと進行させることができる。すると、透明太陽熱吸収装置１０では、再び波長選択部材１２へと進行する反射太陽光Ｒｒを、当該波長選択部材１２で反射して透明部材１１へと進行させることとなり、このことが繰り返される。これにより、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４へと進行した光のうちの波長選択部材１２で反射した反射太陽光Ｒｒを、透明部材１１と波長選択部材１２との間で多重反射させることができる。透明太陽熱吸収装置１０では、その透明部材１１と波長選択部材１２との間での多重反射、すなわち透明部材１１で反射太陽光Ｒｒを全反射させるために、透明部材１１および熱媒体１５の屈折率を考慮しつつ透明部材１１の傾斜を設定している。この図１に示す透明太陽熱吸収装置１０では、一例として、透明部材１１を、各折目が左右方向に伸びつつ互いに等しい間隔で平行な位置関係となり頂角が９０（°）の波型の形状としている。このため、透明部材１１では、Ｘ軸回り正側に４５（°）回転させた傾斜面とＸ軸回り負側に４５（°）回転させた傾斜面とがＹ軸方向に交互に並列する構成とされている。

これにより、透明太陽熱吸収装置１０では、反射太陽光Ｒｒが吸収加熱槽１４の熱媒体１５を通過（透過）する長さ（光路長）を、吸収加熱槽１４の厚さ寸法（高さ方向で見た大きさ寸法）の数倍から数十倍とすることができる。その熱媒体１５は、波長選択部材１２で設定された反射波長帯域の光（この例では赤外光すなわち大略１０００（ｎｍ）以上の波長帯域の光）を吸収する光学特性を有するものとされている。また、反射太陽光Ｒｒは、波長選択部材１２で設定された反射波長帯域の光であり、その反射波長帯域は大略赤外光（赤外線）の波長帯域に設定されている。このため、熱媒体１５は、自らを反射太陽光Ｒｒが通過（透過）すると、その通過（透過）する長さに応じて反射太陽光Ｒｒの熱エネルギーを吸収する。これにより、透明太陽熱吸収装置１０では、単に波長選択部材１２で反射して吸収加熱槽１４を厚さ方向に往復することと比較して、反射太陽光Ｒｒの熱媒体１５内での光路長を長くすることができ、熱媒体１５で吸収する熱エネルギーの量を多くすることができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、上下方向の上側からすなわち透明部材１１に太陽光が照射されると、その太陽光の熱エネルギーを効率良く熱媒体１５に吸収させることができる。

このことは、透明部材１１の擬似進行方向Ｄｔが向けられる第１方向Ｄ１が南北方向に向くように、換言すると左右方向が東西方向に向くように透明太陽熱吸収装置１０を設置することでより効果的となる。これは以下のことによる。図１に示す透明太陽熱吸収装置１０では、前後方向を回転中心として太陽光の入射角度を大きく変化させても、太陽光が正面（上下方向上側）から入射した場合と略等しく透明部材１１と波長選択部材１２との間での多重反射が生じる。これに対して、透明太陽熱吸収装置１０では、左右方向を回転中心として太陽光の入射角度を大きく変化させると、透明部材１１から光（反射太陽光Ｒｒ）が出射する場合があり、太陽光が正面から入射した場合のようには多重反射が生じない。これは、左右方向を回転中心として太陽光の入射角度を大きく変化させた場合には、上記したような反射太陽光Ｒｒの透明部材１１に対する入射角を擬似臨界角よりも大きくすることのできる透明部材１１の角度設定が困難となることによる。

ここで、太陽光の入射角度の変動は、季節の変化に起因するものよりも日周運動に起因するものの方が大きいので、南北方向（回転中心が東西方向）よりも東西方向（回転中心が南北方向）の方が大きくなる。これに対して、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１の擬似進行方向Ｄｔが向けられる第１方向Ｄ１が南北方向に向けて、換言すると透明部材１１の各折目の伸びる方向となる左右方向を東西方向に向けて設置する。この場合、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１における各折目の伸びる方向が東西方向に向き、その透明部材１１において波型の形状（波型の構造）が現れる断面が存在する方向（擬似進行方向Ｄｔ）が南北方向に向く。すると、透明太陽熱吸収装置１０では、大略南北方向を回転中心とする太陽の日周運動が、前後方向を回転中心として太陽が移動するように生じることとなる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、第１方向Ｄ１（擬似進行方向Ｄｔ）を南北方向に向けて設置する、すなわち左右方向を東西方向に向けて設置することで、より効果的に太陽光の熱エネルギーを効率良く熱媒体１５に吸収させることができる。加えて、透明太陽熱吸収装置１０では、第１方向Ｄ１（擬似進行方向Ｄｔ）を南北方向（左右方向を東西方向）に向けて設置すると、太陽光を追尾する追尾機能等の煩雑な手段を用いることなく、多重反射させることが可能となる。これは、透明太陽熱吸収装置１０では、第１方向Ｄ１を南北方向に向けて設置すると、日周運動に起因して太陽光の入射角度が変動しても太陽光が正面（上下方向上側）から入射した場合と略等しく多重反射が生じさせることができることによる。

このように、透明太陽熱吸収装置１０では、熱媒体１５で熱エネルギーを吸収する光の吸収加熱槽１４（熱媒体１５）を通過（透過）する長さ（光路長）を、吸収加熱槽１４の厚さ寸法（高さ方向で見た大きさ寸法）の数倍から数十倍とすることができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、熱媒体１５の量を極めて少ないものとしても、その熱媒体１５で吸収する熱エネルギーの量を多くすることができ、熱エネルギーの吸収率を大きくすることができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、軽量化を可能としつつ太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

また、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４へと進行した太陽光のうち、波長選択部材１２に設定された透過波長帯域の光を当該波長選択部材１２が透過させる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、太陽光のうちの可視光の波長帯域を含む一部の光を透過させることができる。これにより、透明太陽熱吸収装置１０では、採光と雨避けとを兼ねた透明バルコニールーフ上や、ガラス手すりのバルコニーに設置することができ、設置可能な箇所の選択肢を大幅に広げることができる。

さらに、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４へと進行した太陽光のうち、波長選択部材１２に設定された透過波長帯域の光を当該波長選択部材１２が透過させる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、太陽光の一部を透過させることができる。これにより、透明太陽熱吸収装置１０では、透過波長帯域を光電変換装置（太陽電池）が電気エネルギーに変換可能な波長帯域に設定することにより、その光電変換装置の上に設置することができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、設置面積の増大を招くことなく、光電変換装置（太陽電池）と併設することができ、太陽光においてエネルギーに変換する波長帯域を広げることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２の少なくとも一方に、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持たせることで、透明部材１１で反射太陽光Ｒｒの全反射を生じさせることを容易とすることができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、簡易な構成で、透明部材１１を透過して吸収加熱槽１４へと進行した光のうちの波長選択部材１２で反射した反射太陽光Ｒｒを、透明部材１１と波長選択部材１２との間で多重反射させることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２が反射した反射太陽光Ｒｒを透明部材１１と当該波長選択部材１２との間で多重反射させることで、それらの間に形成された吸収加熱槽１４内の熱媒体１５での熱エネルギーの吸収を増加させる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、例えば、赤外線吸収フィルターのような赤外線を選択吸収する選択吸収部材を用いる太陽熱温水器とは異なり、空焚き対応設計とする必要がなく、簡易な構成とすることができる。これは次のことによる。当該太陽熱温水器では、熱媒が流通していない場合であっても選択吸収部材が熱を吸収して高温となり得ることから、相応の耐熱性が要求される。その要求される耐熱性は、例えば、ソーラーシステム振興協会が示す平板形集熱器の例では、２００（℃）程度である。これに対して、透明太陽熱吸収装置１０では、吸収加熱槽１４内の熱媒体１５で熱エネルギーの吸収をするものであることから、吸収加熱槽１４に熱媒体１５が入れられていない場合には熱エネルギーを吸収せず発熱が殆ど生じない。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、当該太陽熱温水器とは異なり、空焚き対応設計とする必要がない。

透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２により前後方向に直交する面で見た反射太陽光Ｒｒの角度を調節し、透明部材１１を前後方向回りに回転させて当該透明部材１１の左右方向に直交する面で見た反射太陽光Ｒｒに対する角度を調整している。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２と透明部材１１とにおける角度調整のための回転量を抑制しつつ、反射太陽光Ｒｒの透明部材１１に対する入射角を擬似臨界角よりも大きくすることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、熱媒体１５により熱エネルギーを吸収可能とされた光の吸収加熱槽１４（熱媒体１５）を透過する長さ（光路長）を、吸収加熱槽１４の厚さ寸法（高さ方向で見た大きさ寸法）の数倍から数十倍とすることができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、熱媒体１５として水を用いることにより、その水（熱媒体１５）に効率良く熱エネルギーを吸収させることができるので、効率良く温水を得ることができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、熱媒体１５として水を用いることにより、太陽光の一部を透過させつつ効率良く温水を得ることができ、透過性を有する所謂太陽熱温水器を構成することができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１において、上面１１ａと下面１１ｂとの双方に波型の形状（波型の構造）を設けるものであることから、上述したような多重反射を可能としつつ透明部材１１をフィルムの様な薄い部材から型成型で作製することができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１の材料コストを抑制することができるとともに、透明部材１１の作成作業を容易なものとすることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、第１方向Ｄ１（擬似進行方向Ｄｔ）を南北方向に向けて設置することで、日周運動や季節の変化や設置緯度の変化等に起因する太陽の高度の変化に起因する太陽光の入射の向きおよび角度に対応することができる。すなわち、透明太陽熱吸収装置１０では、上記したように設置することで、太陽光の入射の向きおよび角度の変化に拘わらず、波長選択部材１２で反射した光を透明部材１１と波長選択部材１２との間で多重反射させることができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、追尾機能等の煩雑な手段を用いることなく、透明部材１１と波長選択部材１２との間の吸収加熱槽１４に入れられた熱媒体１５で熱エネルギーを効率良く吸収することができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、左右方向を東西方向に向けて設置するだけで、日周運動や季節の変化や設置緯度の変化に拘わらず、太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２において、大略赤外光（赤外線）の波長帯域を反射波長帯域として設定し、それよりも小さな波長帯域を透過波長帯域に設定している。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、大略波長帯域３００（ｎｍ）〜１０００（ｎｍ）の太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換装置（太陽電池）の上に設置することができる。ここで、太陽電池では、吸収する所定の波長帯域が、図１０に示すように、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池で７００（ｎｍ）程度、ＣＺＴＳ太陽電池で８００（ｎｍ）程度、ＧａＡｓ太陽電池で８５０（ｎｍ）程度までとされている。また、太陽電池では、吸収する所定の波長帯域が、ＣＩＧＳ太陽電池で１０００（ｎｍ）程度、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）太陽電池で８５０（ｎｍ）程度までとされている。そして、太陽電池では、単結晶シリコン（単結晶−Ｓｉ）太陽電池では１１００（ｎｍ）程度まで吸収することができるが、高価であって大面積化が困難である。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、実用性の高い多くの種類の太陽電池の上に設置することができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、低コストでかつ設置面積の増大を招くことなく光電変換装置（太陽電池）と併設することができ、太陽光においてエネルギーに変換する波長帯域を広げることができる。

透明太陽熱吸収装置１０では、波長選択部材１２を、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムに銀平板粒子の塗工膜を設けて形成している。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、例えば誘電体多層膜により波長選択反射を行った場合と比較して、低コストで波長選択部材１２を形成することができる。これは、誘電体多層膜を形成する場合には、一般に数十層の薄膜を真空成膜法により積層することで、所望の波長を選択（反射）することを可能とすることから、大面積化のためには大型装置を導入する必要が生じるので、低コスト化が困難であることによる。

透明太陽熱吸収装置１０では、ＰＥＴフィルムに銀平板粒子の塗工膜を設けることで、波長選択部材１２における最大透過波長を１０１５（ｎｍ）としており、透過波長帯域を１０１５（ｎｍ）よりも小さいものとしている。このため、透明太陽熱吸収装置１０では、大略波長帯域３００（ｎｍ）〜１０００（ｎｍ）の太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換装置（太陽電池）の上に設置することができる。よって、透明太陽熱吸収装置１０では、低コストでかつ設置面積の増大を招くことなく光電変換装置（太陽電池）と併設することができ、太陽光においてエネルギーに変換する波長帯域を広げることができる。

したがって、本発明に係る透明太陽熱吸収装置１０では、太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

なお、上記した例の透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２をフィルムの様な薄い部材を適宜折り曲げることにより、上下方向を含む断面に波型の構造を持たせるものとしている。しかしながら、透明部材１１および波長選択部材１２は、上下方向を含む断面に波型の構造を持つものであればよく、上記した例に限定されるものではない。そのようなものとしては、例えば、厚板の部材から削り出して（切削加工）形成するもの（後述する図１７（ｃ）、（ｄ）に示す透明部材１１Ｐおよび波長選択部材１２Ｐ参照）があげられる。しかしながら、このような構成とする場合、加工コストの増加を招いてしまうことから、上記した例のような構成とすることが望ましい。

また、上記した例の透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムで形成しているが、ＰＣ（ポリカーボネート）フィルムで形成してもよい。このＰＣフィルムは、ＰＥＴフィルムと比較して高い耐久性を有することから、ＰＥＴフィルムで形成することと比較して、上記した各効果をより長い期間に渡り得ることができる。ここで、ＰＣフィルムは、ＰＥＴフィルムと同様に屈折率がほぼ１．６であることから、単純に上記したＰＥＴフィルムに替えて用いるものとしても、上記した作用と同様の作用が得られる。

さらに、上記した例の透明太陽熱吸収装置１０では、ＰＥＴフィルム（ＰＣフィルムであっても同様である）に銀平板粒子の塗工膜を設けて波長選択部材１２を形成している。しかしながら、波長選択部材１２は、ＰＥＴフィルム（ＰＣフィルム）に誘電体多層膜を成膜して形成してもよい。この誘電体多層膜は、薄膜の屈折率や膜厚の物性値を制御することで、所定の波長を境とする反射特性および透過特性を同時に制御することができる。この波長選択部材１２は、このような一例として、オプトライン社製のＦＦ０１−７９０／ＳＰ−２５（商品名）における透過／反射特性を適用することにより、７６０（ｎｍ）よりも大きい波長帯域の光を吸収し、それ以下の波長帯域の光を透過する光学特性とすることができる。

上記した例の透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２を一例としての図２の（ａ）から（ｃ）に示す構成として、互いの擬似進行方向Ｄｔを直交させる位置関係としている。しかしながら、透明太陽熱吸収装置１０では、透明部材１１および波長選択部材１２の少なくとも一方が、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つものであればよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。その一例を図１１に示す。図１１（ａ）に示す例では、ＰＥＴフィルム（ＰＣフィルム）に、マトリクス状に整列させた複数の四角錐を設けて、透明部材１１Ｄ（波長選択部材１２であっても同様である）を形成している。図１１（ｂ）に示す例では、ＰＥＴフィルム（ＰＣフィルム）に、マトリクス状に整列させた複数の円錐を設けて、透明部材１１Ｅ（波長選択部材１２であっても同様である）を形成している。図１１（ｃ）に示す例では、ＰＥＴフィルム（ＰＣフィルム）に、マトリクス状に整列させた複数の半球を設けて、透明部材１１Ｆ（波長選択部材１２であっても同様である）を形成している。

次に、本発明に係る透明太陽熱吸収装置の具体的な構成の一例としての実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａと、それを用いた太陽熱温水システムの一例としての実施例１の太陽熱温水システム３０と、について説明する。先ず、実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａについて説明する。透明太陽熱吸収装置１０Ａは、基本的な構成は上述した透明太陽熱吸収装置１０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１２は、透明太陽熱吸収装置１０Ａの構成を説明するための図１と同様の説明図である。図１３は、太陽熱温水システム３０の構成を説明するための説明図である。

透明太陽熱吸収装置１０Ａは、図１２に示すように、透明部材１１と波長選択部材１２Ａと側壁板部材１３Ａとに加えて、底板部材１６と取入口１７（ｉｎｌｅｔ）と排出口１８（ｏｕｔｌｅｔ）とを有する。これに伴って、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、波長選択部材１２Ａおよび側壁板部材１３Ａが透明太陽熱吸収装置１０とは異なる構成とされている。その波長選択部材１２Ａでは、透過波長帯域が７６０（ｎｍ）よりも小さい波長帯域とされ、反射波長帯域が７６０（ｎｍ）よりも大きい波長帯域とされている。

ここで、透明太陽熱吸収装置１０Ａにおいて、熱媒体１５として水を用いる場合、水が７６０（ｎｍ）から１０００（ｎｍ）の波長帯域の吸収率が極めて小さいので、当該波長帯域の光を数％程度吸収する染料や顔料を熱媒体１５（水）に混入してもよい。熱媒体１５（水）では、例えば、吸収加熱槽１４の厚さ寸法（高さ方向で見た大きさ寸法）を２（ｍｍ）として、光路長２（ｍｍ）における７６０（ｎｍ）から１０００（ｎｍ）の波長帯域に対する吸収率を５（％）とするように、墨汁等のカーボン分散液を混入させる。すると、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、熱媒体１５として水を用いても、７６０（ｎｍ）から１０００（ｎｍ）の波長帯域の光を吸収することができる。そのカーボン分散液を混入した熱媒体１５は、可視光（その波長帯域の光）も吸収するが、上記したように吸収率が５（％）程度であれば、透明バルコニールーフ上やガラス手すりのバルコニーに設置しても採光に殆ど影響を及ぼすことはない。また、このカーボン分散液を混入した熱媒体１５は、光路長２（ｍｍ）での吸収率が５（％）ではあるが、多重反射により吸収加熱槽１４での光路長を長くできるので、７６０（ｎｍ）から１０００（ｎｍ）の波長帯域の光を効果的に吸収することができる。例えば、光路長２（ｍｍ）での吸収率が５（％）であったとしても、多重反射により実質的な光路長が１００（ｍｍ）となった場合、９０（％）以上の光を吸収できることとなる。

底板部材１６は、少なくとも可視光（その波長帯域の光）を透過可能な部材で形成され、上下方向で見て波長選択部材１２Ａよりも大きな大きさ寸法であって上下方向に直交する平面に沿う矩形を呈する板状の部材とされている。この底板部材１６の周辺に側壁板部材１３Ａが設けられている。

その側壁板部材１３Ａは、底板部材１６の上側に設けられた波長選択部材１２Ａと、その上側に設けられた透明部材１１と、を底板部材１６上で取り囲むべく設けられている。側壁板部材１３Ａは、底板部材１６が矩形状とされていることから、その底板部材１６の４つの側面からそれぞれ上下方向上側に立ち上がるように４つ設けられており、互いに隣接する同士が接続されている。この各側壁板部材１３Ａは、取り囲む波長選択部材１２Ａおよび透明部材１１の上下方向で見た両端辺部および左右方向で見た両端辺部と接続されるとともに、底板部材１６の周縁辺部と接続されている。このため、各側壁板部材１３Ａは、底板部材１６および透明部材１１と協働して、熱媒体１５を入れるための貯水空間１９を形成する。その貯水空間１９は、透明部材１１と底板部材１６との間に位置する波長選択部材１２Ａにより、上側の空間と下側の空間との２層に分けられる。このため、貯水空間１９における上側の空間は、透明部材１１と波長選択部材１２Ａとの間に設けられていることから、透明太陽熱吸収装置１０と同様に吸収加熱槽１４として機能する。そして、貯水空間１９における下側の空間は、波長選択部材１２Ａと底板部材１６との間に設けられていることとなり、後述する熱媒取入槽２１となる。その波長選択部材１２Ａには、左右方向右側の端部における斜辺部に貫通孔１２ａが設けられており、その貫通孔１２ａを介して熱媒取入槽２１と吸収加熱槽１４とが接続されている。

４つの側壁板部材１３Ａのうちの前後方向前側の側壁板部材１３Ａの左端に取入口１７（ｉｎｌｅｔ）が設けられているとともに、４つの側壁板部材１３Ａのうちの左右方向左側の側壁板部材１３Ａの後端に排出口１８（ｏｕｔｌｅｔ）が設けられている。その取入口１７は、貯水空間１９における熱媒取入槽２１と接続されており、排出口１８は、貯水空間１９における吸収加熱槽１４と接続されている。このため、貯水空間１９では、熱媒取入槽２１の左端に設けられた取入口１７から熱媒体１５を取り入れることにより、先ず熱媒取入槽２１が左端から熱媒体１５で満たされる。その後に、貯水空間１９では、波長選択部材１２Ａの右端の貫通孔１２ａから吸収加熱槽１４へと熱媒体１５が流入し、貫通孔１２ａから流入した熱媒体１５により吸収加熱槽１４が右端から満たされる。この貯水空間１９では、吸収加熱槽１４の左端に設けられた排出口１８から熱媒体１５を排出することができる。このように、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、透明部材１１と波長選択部材１２Ａとに加えて底板部材１６を設けることにより、熱媒取入槽２１を経て吸収加熱槽１４に至る熱媒体１５の流れる経路（流路）を形成している。このため、波長選択部材１２Ａと底板部材１６との間の空間は、吸収加熱槽１４へと送られる熱媒体１５を取り入れるための熱媒取入槽２１として機能する。

このような構成であることから、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、取入口１７および熱媒取入槽２１を経て吸収加熱槽１４に導入された熱媒体１５で、太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。そして、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、吸収加熱槽１４において熱エネルギーを得ることにより昇温された熱媒体１５を、吸収加熱槽１４から排出口１８を経て外部へと排出することができる。

次に、その透明太陽熱吸収装置１０Ａを用いた太陽熱温水システム３０について説明する。太陽熱温水システム３０では、図１３に示すように、透明太陽熱吸収装置１０Ａに第１ポンプ３１と第１温度センサ３２と第１熱交換器３３と第２熱交換器３４と第２ポンプ３５とエア抜弁３６とが、熱媒循環パイプ３７により接続されている。これらは、透明太陽熱吸収装置１０Ａにおける貯水空間１９（吸収加熱槽１４および熱媒取入槽２１）と協働して、熱媒体１５を循環させるための熱媒体循環路３８を形成している。

太陽熱温水システム３０では、透明太陽熱吸収装置１０Ａの取入口１７が、熱媒循環パイプ３７を介して第１ポンプ３１に接続されている。その第１ポンプ３１は、第２ポンプ３５と協働して熱媒体循環路３８内で熱媒体１５を循環させるものであり、局所的には第１熱交換器３３内の熱媒体１５を取入口１７から貯水空間１９の熱媒取入槽２１へと送る。その第１ポンプ３１は、熱媒循環パイプ３７を介して第１熱交換器３３と接続されており、その間の熱媒体１５の温度が第１温度センサ３２により検出可能とされている。

第１熱交換器３３は、熱媒循環パイプ３７を介して第２熱交換器３４と接続されている。その第１熱交換器３３および第２熱交換器３４は、自らの内方に循環される熱媒体１５と、後述する第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４に貯められた水と、の間で、熱エネルギーを交換する。すなわち、第１熱交換器３３および第２熱交換器３４は、透明太陽熱吸収装置１０Ａにおける貯水空間１９の吸収加熱槽１４で昇温された熱媒体１５の熱を利用して、第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４に貯められた水を昇温させる。

その第２熱交換器３４は、熱媒循環パイプ３７を介して第２ポンプ３５と接続されている。その第２ポンプ３５は、第１ポンプ３１と協働して熱媒体循環路３８内で熱媒体１５を循環させるものであり、局所的には貯水空間１９の吸収加熱槽１４内の熱媒体１５を排出口１８から第２熱交換器３４へと送る。その熱媒体循環路３８では、第１ポンプ３１と取入口１７とを接続する熱媒循環パイプ３７上にエア抜弁３６が設けられている。そのエア抜弁３６は、外部からの空気（大気圧）をその熱媒循環パイプ３７（熱媒体循環路３８）に導入することが可能とされている。

また、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、太陽熱温水システム３０を構成すべく第２温度センサ４１と照度センサ４２とが設けられている。第２温度センサ４１は、透明太陽熱吸収装置１０Ａの貯水空間１９の吸収加熱槽１４内の熱媒体１５の温度、すなわち吸収加熱槽１４内において昇温される熱媒体１５の温度を検出可能とされている。照度センサ４２は、透明太陽熱吸収装置１０Ａの透明部材１１における照度を検出可能とされている。

加えて、太陽熱温水システム３０では、第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４とサーモスタッド混合栓バルブ４５と給湯器４６と給水部４７とが、水循環パイプ４８により接続されて設けられている。第１貯水タンク４３は、水循環パイプ４８を介して給水部４７に接続されており、その給水部４７から温水とするための水が適宜供給される。その給水部４７は、実施例１では、水道水の供給を可能としている。第１貯水タンク４３は、給水部４７から供給された水を貯えることが可能とされているとともに、その水の内方に第１熱交換器３３を収容することが可能とされている。その第１貯水タンク４３には、水循環パイプ４８を介して第２貯水タンク４４が接続されている。その第２貯水タンク４４では、第１貯水タンク４３で昇温された水（温水）が適宜供給され、その供給された水（温水）を貯えることが可能とされているとともに、その水（温水）の内方に第２熱交換器３４を収容することが可能とされている。この第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４とでは、外周面を断熱材で覆う等により、蓄熱性が確保されている。

水循環パイプ４８を介して接続される第２貯水タンク４４と給湯器４６との間にサーモスタッド混合栓バルブ４５が設けられている。そのサーモスタッド混合栓バルブ４５は、水循環パイプ４８を介して給水部４７と第１貯水タンク４３との間にも接続されている。サーモスタッド混合栓バルブ４５は、第２貯水タンク４４と給湯器４６とを接続させるものであり、自らの内方を流れる温水の温度が設定温度を超えた場合に当該温水に給水部４７からの水を混合させるべく双方の流路を開放する。その設定温度は、給湯器４６から得る温水の温度として利用者により設定される。給湯器４６は、第２熱交換器３４からサーモスタッド混合栓バルブ４５を経て供給された温水または水を、設定温度として水循環パイプ４８を介して利用者に供給する。すなわち、給湯器４６は、第２熱交換器３４から供給された温水が設定温度である場合にはそのまま供給し、第２熱交換器３４から供給された温水（水）が設定温度未満である場合には適宜温めてから供給する。実施例１では、給湯器４６としてガス給湯器を用いている。

この太陽熱温水システム３０では、第１ポンプ３１および第２ポンプ３５により、熱媒体１５を透明太陽熱吸収装置１０Ａの貯水空間１９へと移送し、その熱媒体１５に貯水空間１９の吸収加熱槽１４で太陽光の熱エネルギーを吸収させる。その熱媒体１５は、吸収加熱槽１４に所定時間滞留されたり、吸収加熱槽１４内をゆっくりと連続的に移動されたりすることで、太陽光の熱エネルギーを吸収する。太陽熱温水システム３０では、第１ポンプ３１および第２ポンプ３５により、吸収加熱槽１４で昇温された熱媒体１５を、第２熱交換器３４および第１熱交換器３３へと移送する。その第１熱交換器３３は、給水部４７から供給された水が貯められた第１貯水タンク４３内に設けられ、その第２熱交換器３４は、第２貯水タンク４４を経た水（温水）が貯められた第２貯水タンク４４内に設けられている。このため、太陽熱温水システム３０では、第２熱交換器３４および第１熱交換器３３内に送られた熱媒体１５の熱を利用して、第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４に貯められた水を昇温させる。

太陽熱温水システム３０では、第２温度センサ４１で太陽光の熱エネルギーを吸収した吸収加熱槽１４内の熱媒体１５の温度を検出しており、所定の温度となると第２ポンプ３５により当該熱媒体１５を第２熱交換器３４へと送る。また、太陽熱温水システム３０では、第１温度センサ３２で第１熱交換器３３から取入口１７へと送られる熱媒体１５の温度を検出するとともに、照度センサ４２で太陽光の強度を検出する。そして、太陽熱温水システム３０では、それらの検出結果に基づいて、透明太陽熱吸収装置１０Ａ（その貯水空間１９）へと熱媒体１５を送るべきか否かを判断する。これは、例えば、夜間等においては熱媒体１５を透明太陽熱吸収装置１０Ａ（貯水空間１９）へと送っても昇温することはできないことによる。加えて、例えば、日射がなく第１温度センサ３２で検出した熱媒体１５の温度が外気温よりも高い場合には、熱媒体１５を透明太陽熱吸収装置１０Ａ（貯水空間１９）に送ると、そこにおいて熱媒体１５が冷却されるので、熱エネルギーを失うことになることによる。

そして、太陽熱温水システム３０では、第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４において第１熱交換器３３および第２熱交換器３４（その熱媒体１５）により水が昇温され、その温水（昇温された水）を供給する。このとき、太陽熱温水システム３０では、第２熱交換器３４からの温水が設定温度を超えている場合には、自動的にサーモスタッド混合栓バルブ４５をへて水を混合させて、設定温度とする。また、太陽熱温水システム３０では、第２熱交換器３４からの温水が設定温度に満たない場合には、その温水を給湯器４６で適宜加熱して供給する。このため、実施例１の太陽熱温水システム３０では、照射された太陽光の一部の透明太陽熱吸収装置１０Ａの透過を可能としつつ、照射された太陽光を利用して温水を得ることができる。

このような構成の太陽熱温水システム３０で得ることのできる熱エネルギーと、必要な透明太陽熱吸収装置１０Ａの貯水空間１９の吸収加熱槽１４における単位面積あたりの熱媒体１５の量と、を算出した結果を以下に示す。その単位面積あたりの熱媒体１５量（Ｌ／ｍ^２）は、第１貯水タンク４３に供給される水道水の温度（℃）、第２貯水タンク４４から供給する温水として必要とされる温度（℃）、太陽光の単位面積あたりのワット数（Ｗ／ｍ^２）、エネルギー効率（％）等から算出する。

日本の東京の場合、水道水の年間平均温度が１６．５（℃）である。このため、必要とされるお湯の温度が４０（℃）程度であるとすると、少なくとも２３〜２４（℃）の昇温が必要となる。ここでは、２４（℃）まで昇温することを前提として設計値を算出する。

（１）一所帯あたり（単身世帯除く）が一日に消費する給湯エネルギーが１０２００（Ｋｃａｌ）＝４２．７４（ＭＪ）である。

（２）日本家庭の一所帯あたりのお湯の使用量が約４００Ｌである。すると、太陽熱ですべて給湯エネルギーを賄う場合は、（１）から４００（Ｌ）で２５．５（℃）（１０２００／４００）の昇温が必要となる。ここで、低コスト化のために、第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４として、市販の５５ガロン（２０８（Ｌ））ドラム缶を利用するものとすると、第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４との合計容量が４１６（Ｌ）となる。このため、以下の計算では４１６（Ｌ）を用いるものとする。その第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４との合計容量は、貯められる水の容量と、それぞれの内方に収容される第１熱交換器３３および第２熱交換器３４の容量と、を合計したものである。

（３）日本の東京における一日（１２時間）あたりの平均日射量（２０度）は１３．２（ＭＪ／ｍ^２）である。ここで、朝方および夕方のそれぞれ１．５時間では太陽光を効率良く利用することが容易ではないことから、それらを除くと一日（９時間）あたりの実効的日射量は１２．６７（ＭＪ／ｍ^２）となる。

（４）（３）から、一日あたりの実効的日射強度は平均で３９１（Ｗ／ｍ^２）（１２．６７／９）となる。

（５）ＡＭ１．５Ｇにおいて、赤外光（７６０（ｎｍ）以上）の太陽光全体におけるエネルギー比が４５．３（％）である。この値と、（４）の値とを用いて、２４（℃）昇温することとすると、Δθ／Ｉは０．１３５（ｍ^２・Ｋ／Ｗ）（２４／（３９１×０．４５３））となる。これを、図１４に示す平板形選択吸収面と二重透過体とを用いた場合の瞬時集熱効率線図のグラフに当て嵌めることにより、エネルギー効率が２２（％）となる。

（６）（１）、（３）、（５）から、太陽熱で全ての給湯エネルギーを賄うものとすると、透明太陽熱吸収装置１０Ａの吸収加熱槽１４として必要な面積は、１５．３３４（ｍ^２）となる。

（７）ここで、第１熱交換器３３および第２熱交換器３４の容量が大きいと、吸収加熱槽１４の面積の増大を招いてしまう。そこで、吸収加熱槽１４の面積を固定し、その吸収加熱槽１４の厚さ寸法（図１等での上下方向での大きさ寸法）を増加させることが考えられるが、単位面積あたりの熱媒体１５の量が増大してしまい、熱媒体１５を所望の温度まで上昇させることが困難となる。また、第１熱交換器３３および第２熱交換器３４の容量が小さすぎると、一日の日射時間の範囲では、４００（Ｌ）（今回の計算では４１６（Ｌ））の水を所望の温度の温水とすることは困難である。これらのことを勘案して、透明太陽熱吸収装置１０Ａの吸収加熱槽１４の単位面積あたりの熱媒体１５量の設計値α（Ｌ／ｍ^２）を、上記した（４）から（６）の条件と、以下の３つの方程式（ａ）から（ｃ）を用いて求める。ここで、第１熱交換器３３と第２熱交換器３４との各容量を合計したものを容量β（Ｌ）とし、（１）における何（％）を太陽熱で賄うのかを示す係数をγとしている。

１０２００×γ＝（４１６−β）×２４ ・・・（ａ）
β＝１５．３３４×α×γ ・・・（ｂ）
２４×４．１９×１０００×α＝
３９１×０．２２×９×３６００×（β／（４１６−β）） ・・・（ｃ）
この３つの方程式（ａ）から（ｃ）を、次のことを前提として解いた。例えば、実効的な日射時間を９時間として水を２４（℃）上昇させる場合、第１熱交換器３３および第２熱交換器３４を合計した容量に対する水（温水）の量として、適切な値が１０倍であるとする。この場合、０．９時間（９／１０時間）で熱媒体１５の昇温を行い、一回あたり平均２４（℃）昇温可能なαの値を設計値として設定することとなる。この例の場合、０．９時間（９／１０時間）での熱媒体１５の昇温を１０回繰り返すこととなる。

３つの方程式（ａ）から（ｃ）を解くと、熱媒体１５量の設計値αは１．８８４０１（Ｌ／ｍ^２）となる。また、係数γは０．９１６５５１となる。そして、第１熱交換器３３と第２熱交換器３４との合計容量βは２６．４７８６（Ｌ）となる。すると、第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４とで２４（℃）に温められる温水の量は、３８９．５２（Ｌ）（４１６−β）となり、一日に一所帯当たり（単身世帯除く）で消費する給湯エネルギー１０２００（Ｋｃａｌ）のうちの約９１．７（％）を賄うことが可能となる。

このように、太陽熱温水システム３０では、単位面積あたりの熱媒体１５量の設計値αが１．８８４０１（Ｌ／ｍ^２）である。このため、太陽熱温水システム３０では、熱媒体１５の厚さ寸法すなわち透明太陽熱吸収装置１０Ａの貯水空間１９の吸収加熱槽１４における厚さ寸法が１．８８４０１（ｍｍ）あればよいこととなる。このように、太陽熱温水システム３０では、透明太陽熱吸収装置１０Ａを極めて薄い構成とすることができるとともに、その透明太陽熱吸収装置１０Ａの重量を極めて小さなものとすることができる。そして、太陽熱温水システム３０では、透明太陽熱吸収装置１０Ａの重量が極めて小さなものであるにも拘らず、一日に一所帯当たり（単身世帯除く）で消費する給湯エネルギーの多くを賄うことができる。

この実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、基本的には上記した図１等に示す透明太陽熱吸収装置１０と等しい構成であることから、同様の効果を得ることができる。

そして、実施例１の太陽熱温水システム３０では、その透明太陽熱吸収装置１０Ａを用いるものであることから、透明太陽熱吸収装置１０における各効果を得ることができる。

また、太陽熱温水システム３０では、太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることのできる透明太陽熱吸収装置１０Ａを用いていることから、効率良く温水を生成することができる。

さらに、太陽熱温水システム３０では、透明太陽熱吸収装置１０Ａで得た熱エネルギーを第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４内で第１熱交換器３３および第２熱交換器３４を用いて効率良く熱交換を可能とする観点から最適設計をすることができる。このため、太陽熱温水システム３０では、より効率良く温水を生成することができる。

太陽熱温水システム３０では、第１貯水タンク４３および第２貯水タンク４４内で第１熱交換器３３および第２熱交換器３４を用いて効率良く熱交換を可能としつつ、透明太陽熱吸収装置１０Ａの吸収加熱槽１４の増大を防止する観点から最適設計をすることができる。このため、太陽熱温水システム３０では、省スペースを可能としつつ効率良く温水を生成することができる。

太陽熱温水システム３０では、透明太陽熱吸収装置１０Ａを用いるものであることから、その透明太陽熱吸収装置１０Ａを採光と雨避けとを兼ねた透明バルコニールーフ上や、ガラス手すりのバルコニーに設置することができる。このため、太陽熱温水システム３０では、設置可能な箇所の選択肢を大幅に広げることができるとともに、従来利用することの出来なかった可視光を透過させる箇所に注がれる太陽光の熱エネルギーを利用して温水を得ることができる。すなわち、太陽熱温水システム３０では、採光と温水生成との双方を両立させることができる。

したがって、本発明に係る透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

なお、実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、透明部材１１が上下方向上側の外表面を形成するものとされていたが、この透明部材１１を覆うようにカバー部材を設けるものとしてもよい。そのカバー部材は、太陽光における透明太陽熱吸収装置１０Ａで利用する波長帯域の光（可視光から赤外光の波長帯域の光）を透過する材料から形成されており、透明部材１１が直接外部に晒されることを防止する。このような構成の透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、透明部材１１が直接外部の空気と接触することを防止することができるので、その透明部材１１が空冷されることすなわち透明部材１１を介して熱媒体１５から放熱されることを防止することができる。このため、透明太陽熱吸収装置１０Ａでは、カバー部材を設けることにより、さらに太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

次に、本発明に係る透明太陽熱吸収装置の具体的な構成の一例としての実施例２の透明太陽熱吸収装置１０Ｂと、それを用いた太陽光コジェネシステムの一例としての実施例２の太陽光コジェネシステム５０と、について説明する。先ず、実施例２の透明太陽熱吸収装置１０Ｂについて説明する。透明太陽熱吸収装置１０Ｂは、基本的な構成は実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａと同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１５は、太陽光コジェネシステム５０の構成を説明するための説明図である。図１６は、本発明に係る透明太陽熱吸収装置の透明部材と波長選択部材との間における多重反射の作用を評価するための多重反射評価装置７０を示す説明図である。図１７は、多重反射評価装置７０で用いた透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの組み合わせにおける構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）は第１パターン（透明部材１１Ｐ１および波長選択部材１２Ｐ１）を示し、（ｂ）は第２パターン（透明部材１１Ｐ２および波長選択部材１２Ｐ２）を示し、（ｃ）は第３パターン（透明部材１１Ｐ３および波長選択部材１２Ｐ３）を示し、（ｄ）は第４パターン（透明部材１１Ｐ４および波長選択部材１２Ｐ４）を示し、（ｅ）は第５パターン（透明部材１１Ｐ５および波長選択部材１２Ｐ５）を示す。

図１５に示す透明太陽熱吸収装置１０Ｂでは、波長選択部材１２Ｂにおける透過波長帯域が１０００（ｎｍ）よりも小さい波長帯域とされ、波長選択部材１２Ｂにおける反射波長帯域が１０００（ｎｍ）よりも大きい波長帯域とされている。このことを除くと透明太陽熱吸収装置１０Ｂは、透明太陽熱吸収装置１０Ａと同様であるので、外観上は何らの変化がないものとされている。

この透明太陽熱吸収装置１０Ｂを用いた太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの下方に光電変換装置５１が設けられている。その光電変換装置５１は、受けた太陽光のうちの所定の波長帯域の光を吸収して電気を生成（発電）することにより、太陽光を電気エネルギーに変換する。光電変換装置５１は、全体に薄い（上下方向の大きさ寸法が小さい）直方体形状を呈し、上下方向上側に太陽光を受ける受光面５１ａが設けられている。その光電変換装置５１は、受光面５１ａを透明太陽熱吸収装置１０Ｂの底板部材１６に接して設けられている。

この光電変換装置５１は、太陽電池を用いて構成することができる。その太陽電池としては、アモルファスシリコン太陽電池や、ＣＺＴＳ太陽電池や、ＧａＡｓ太陽電池や、ＣＩＧＳ太陽電池や、カドミウムテルル太陽電池や、多結晶シリコン太陽電池や、微結晶シリコン太陽電池や、ＣＩＳ太陽電池を用いることができる。光電変換装置５１は、実施例１では、ＣＩＧＳ太陽電池を用いて構成している。このＣＩＧＳ太陽電池は、大略１０００（ｎｍ）以下の波長帯域の光を吸収して電力（電気）を生成し、大略１０００（ｎｍ）以上の波長帯域の光を殆ど吸収することのない特性とされている。換言すると、ＣＩＧＳ太陽電池は、大略１０００（ｎｍ）以上の光からは電力（電気）を生成しない特性とされている。このため、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの波長選択部材１２Ｂにおける透過波長帯域を１０００（ｎｍ）よりも小さい波長帯域に設定している。この光電変換装置５１は、受光面５１ａで太陽光を受光して電力を生成し、その生成した電力を電力線により外部機器および／または配電路へと出力する。

太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂに、第１ポンプ３１と第１温度センサ３２と第１熱交換器３３と第２熱交換器３４と第２ポンプ３５とエア抜弁３６とが、熱媒循環パイプ３７により接続されている。また、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂに第２温度センサ４１と照度センサ４２とが設けられている。さらに、太陽光コジェネシステム５０では、第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４とサーモスタッド混合栓バルブ４５と給湯器４６と給水部４７とが、水循環パイプ４８により接続されて設けられている。これらは、実施例１の太陽熱温水システム３０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

このため、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの波長選択部材１２Ｂにおける透過波長帯域が変わることを除くと、実施例１の太陽熱温水システム３０と同様の動作により温水を生成することができる。

また、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの上下方向下側に光電変換装置５１が設けられている。このため、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂに太陽光が照射されると、その波長選択部材１２Ｂにおける透過波長帯域よりも小さな波長帯域の光が光電変換装置５１の受光面５１ａへ向かうこととなる。ここで、太陽光コジェネシステム５０では、波長選択部材１２Ｂの透過波長帯域を１０００（ｎｍ）よりも小さいものとしているとともに、光電変換装置５１を１０００（ｎｍ）以下の波長帯域の光を吸収して電力（電気）を生成するものとしている。このため、透明太陽熱吸収装置１０Ｂ（波長選択部材１２Ｂ）を透過した光は、基本的に光電変換装置５１で吸収されて電気エネルギーに変換される。このため、太陽光コジェネシステム５０では、電力を得ることができる。

これにより、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂに太陽光が照射されると、その太陽光を電気エネルギーと熱エネルギーとに変換して、電力と温水とを得ることができる。

ここで、太陽光コジェネシステム５０では、波長選択部材１２Ｂの透過波長帯域を１０００（ｎｍ）以下としている。このため、太陽光コジェネシステム５０では、実施例１の太陽熱温水システム３０とは異なり、７６０（ｎｍ）から１０００（ｎｍ）の波長帯域の光から透明太陽熱吸収装置１０Ｂで熱エネルギーを得ることができない。しかしながら、太陽光コジェネシステム５０では、太陽光から太陽熱温水システム３０と略同等の熱エネルギーを得ることができる。これは、以下のことによる。

太陽熱温水システム３０では、太陽光のうちの７６０（ｎｍ）以上の波長帯域の光から熱エネルギーを得ることができ、太陽光全体に対して大略２２（％）の効率で熱エネルギーを得ることができる。これに対して、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂにおいて、波長選択部材１２Ｂで反射された１０００（ｎｍ）以上の波長帯域の光から吸収加熱槽１４で熱エネルギーを得ることができる。この１０００（ｎｍ）以上の波長帯域の光は、ＡＭ１．５Ｇで計算すると、太陽光全体の約２８（％）程度となる。しかしながら、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂ（波長選択部材１２Ｂ）を透過した光が１０００（ｎｍ）以下の波長帯域の光であることから、その一部が光電変換装置５１により熱エネルギーとして吸収される。この光電変換装置５１で吸収された熱エネルギーは、その受光面５１ａが接する透明太陽熱吸収装置１０Ｂの底板部材１６を介して貯水空間１９の熱媒取入槽２１内の熱媒体１５により吸収される。この吸収される熱エネルギーは、７６０（ｎｍ）から１０００（ｎｍ）の波長帯域の光から実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａの吸収加熱槽１４で熱エネルギーを吸収した場合（ＡＭ１．５Ｇで計算して太陽光全体の約１７（％）程度）と略等しくなる。このため、太陽光コジェネシステム５０では、太陽光全体に対して大略２２（％）の効率で熱エネルギーを得ることができる。

加えて、太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１で１０００（ｎｍ）以下の波長帯域の光を吸収して電力（電気）を生成することができるので、太陽熱温水システム３０と比較してより多くのエネルギーを太陽光から得ることができる。

また、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの下方に光電変換装置５１が配置されていることから、その光電変換装置５１を冷却することができる。これは以下のことによる。透明太陽熱吸収装置１０Ｂでは、熱媒体循環路３８において、第２熱交換器３４および第１熱交換器３３を経て第２貯水タンク４４および第１貯水タンク４３に貯められた水と熱交換した後の熱媒体１５が貯水空間１９の熱媒取入槽２１へと送られる。このため、透明太陽熱吸収装置１０Ｂでは、熱媒体循環路３８において最も低い温度の熱媒体１５が熱媒取入槽２１に存在することとなる。また、透明太陽熱吸収装置１０Ｂでは、熱媒取入槽２１の上下方向下側に位置する底板部材１６が、光電変換装置５１の受光面５１ａに接して設けられている。このため、太陽光コジェネシステム５０では、熱媒体循環路３８において最も低い温度の熱媒体１５が底板部材１６を介して光電変換装置５１の受光面５１ａから熱エネルギーを吸収することができ、その受光面５１ａすなわち光電変換装置５１を冷却することができる。

さらに、太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１を冷却することができることから、光電変換装置５１における変換効率の低下を防止することができる。これは、光電変換装置５１では、自身の温度の上昇に伴って、半導体のバンドギャップが小さくなり、起電力が低下することから、太陽光から電気エネルギーへの変換効率が低下してしまうことによる。このことは、特に真夏でも光電変換装置５１における変換効率の低下を抑えることができるので、より効果的である。

太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの貯水空間１９における上下方向で見た上側の吸収加熱槽１４で多重反射を生じさせることにより、熱媒体１５に太陽光の熱エネルギーを吸収させている。このため、太陽光コジェネシステム５０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｂにおける変換効率を向上させることができるとともに、光電変換装置５１における変換効率の低下を防止することができる。これは、熱媒体１５は、光吸収部として機能することから自身が昇温されることとなるので、光電変換装置５１に近接していると、自身の熱を当該光電変換装置５１に伝達させてしまい、その光電変換装置５１における変換効率の低下を招いてしまう虞があることによる。

太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の上方に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを配置することから、透明太陽熱吸収装置１０Ｂの設置のためだけの新たなスペースを確保する必要がない。換言すると、太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１を設置するスペースが透明太陽熱吸収装置１０Ｂにより奪われることを防止することができる。このため、太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１のような既存の光電変換装置（太陽電池）を設置するためのスペースを利用して透明太陽熱吸収装置１０Ｂを設置することができる。よって、太陽光コジェネシステム５０では、設置スペースの増大を防止しつつ、太陽光のエネルギーをより効率良く得ることができる。

太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の受光面５１ａ上に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを配置するものであることから、既存の光電変換装置の受光面上に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを配置することで構成することができる。このため、太陽光コジェネシステム５０では、既存の光電変換装置を用いても簡単に構成することができ、容易に設置することができる。

太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の受光面５１ａ上に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを配置するものであることから、その受光面５１ａを透明太陽熱吸収装置１０Ｂにより保護することができる。このため、太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の受光面５１ａを保護のためだけに強化する必要がなくなるので、より簡易な構成とすることができ、コストの削減を図ることができる。

太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の上に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを設けて、波長選択部材１２Ｂにより光電変換装置５１が吸収する波長帯域以外の光が当該光電変換装置５１に到達することを防止する。このため、太陽光コジェネシステム５０では、複雑な構成となることを防止しつつ光電変換装置５１における変換効率を向上させることができる。これは以下のことによる。例えば、光電変換装置の下に太陽熱吸収装置を設ける構成とする場合、光電変換装置を、鋭角を為して対向する２つの透明反射板を設けるとともに、それらが交わる頂角に対向する底辺で鉛直方向に起立させて太陽電池を設ける構成とすることが考えられる。このため、光電変換装置の構成の複雑化を招いてしまうとともに、太陽電池を鉛直方向に起立させる必要があることから、既存の太陽電池を用いることも困難である。また、このような構成では、２つの反射板の間を複数回反射させることで、太陽光を太陽電池に到達させることとなるので、その反射の度に太陽光（その光量）の減少を招いてしまい、太陽電池すなわち光電変換装置における変換効率の減少を招いてしまう。さらに、このような構成では、上側の反射板を光を透過させる材料で形成する必要があるので、その上側の反射板を透過させる際に太陽光（その光量）の減少を招いてしまい、太陽電池すなわち光電変換装置における変換効率の減少を招いてしまう。これに対し、太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の上に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを位置させるものであるので、複雑な構成となることを防止することができる。また、太陽光コジェネシステム５０では、太陽光のうち透明太陽熱吸収装置１０Ｂの波長選択部材１２Ｂを透過した光を光電変換装置５１に導くものであるため、太陽光が光学部材を経る回数を低減することができるので、光電変換装置５１における変換効率を向上させることができる。

太陽光コジェネシステム５０では、光電変換装置５１の上に透明太陽熱吸収装置１０Ｂを設けて、波長選択部材１２Ｂにより光電変換装置５１が吸収する波長帯域以外の光が当該光電変換装置５１に到達することを防止する。このため、太陽光コジェネシステム５０では、複雑な構成となることを防止しつつ光電変換装置５１における変換効率を向上させることができる。これは以下のことによる。例えば、光電変換装置の下に太陽熱吸収装置を設ける構成とする場合、シリコン材料を用いて光電変換装置を形成することで、照射された太陽光のうちの赤外線を太陽熱吸収装置へと向かわせる構成とすることが考えられる。ところが、シリコン材料では、１０００から１２００（ｎｍ）の波長帯域の光の透過率が極めて低いので、太陽光のうちの当該波長帯域の光を太陽熱吸収装置へと向かわせることができない。ここで、太陽光では、図１０に示すグラフからも解るように、１０００から１２００（ｎｍ）の波長帯域が多く含まれている。このことから、上記した構成とすると、太陽光のうちの１０００から１２００（ｎｍ）の波長帯域の光が、シリコン材料で形成された光電変換装置に吸収されてしまうことにより、変換効率の減少を招いてしまう。これに対し、太陽光コジェネシステム５０では、太陽光のうち透明太陽熱吸収装置１０Ｂの波長選択部材１２Ｂで反射した光の熱エネルギーを吸収加熱槽１４で熱媒体１５に吸収させ、その波長選択部材１２Ｂを透過した光の電気エネルギーを光電変換装置５１で生成する。このため、太陽光コジェネシステム５０では、太陽光における可視光から赤外光に至る波長帯域の光を切れ目なくエネルギーに変換することができるので、変換効率を向上させることができる。

ここで、本願発明の透明太陽熱吸収装置における透明部材と波長選択部材との間での多重反射の作用を、図１６に示す多重反射評価装置７０を用いて評価した結果を以下に示す。この多重反射評価装置７０では、透明部材１１Ｐへと光を照射して、その透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間の吸収加熱槽１４Ｐから出射される可視光の光量を測定することで、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間での多重反射の作用を確認する。これは、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間での多重反射は、可視光の波長帯域の光に対するものであっても、基本的に赤外光の波長帯域の光と同様に生じるものであることによる。このため、多重反射評価装置７０では、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間で多重反射が生じることで吸収加熱槽１４Ｐ（その熱媒体１５Ｐ）における光路長が長くなり、その長さに比例して熱媒体１５Ｐでの光の吸収量が増して吸収加熱槽１４Ｐからの光量が減少することを利用する。

この多重反射評価装置７０では、吸収加熱槽１４Ｐに入れる熱媒体１５Ｐとして、水に黒色の水性塗料を混合して、厚さ１．８８（ｍｍ）における可視光吸収率が４０（％）の溶液を作製したものを用いる。これに伴って、多重反射評価装置７０では、波長選択部材として、単なるミラーとしての波長選択部材１２Ｐ（１２Ｐ１から１２Ｐ５）を用いるものとしている。これは、多重反射評価装置７０では、吸収加熱槽１４Ｐから出射される光の光量を測定するものであることから、波長選択部材が可視光を反射する作用を有するものであればよいことによる。この例の波長選択部材１２Ｐは、図１７（ａ）から（ｅ）の符号１２Ｐ１から１２Ｐ５で示す様々な形状とされた部材の上面にアルミミラーを設けることにより形成されている。多重反射評価装置７０では、透明太陽熱吸収装置における透明部材として、上記した透明部材１１と同様の部材から構成した透明部材１１Ｐ（１１Ｐ１から１１Ｐ５）を用いている。

この多重反射評価装置７０では、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとを、以下のような５種類の形状の組み合わせ（第１パターンから第５パターン（図１７参照））として、その吸収加熱槽１４Ｐから透明部材１１Ｐを経て出射される光の光量を測定する。第１パターンでは、図１７（ａ）に示すように、平板状の透明部材１１Ｐ１と、平板状の波長選択部材１２Ｐ１と、を用いている。第２パターンでは、図１７（ｂ）に示すように、上面のみが凹凸とされた波型の構造を有し左右方向に稜線が伸びる透明部材１１Ｐ２と、平板状の波長選択部材１２Ｐ２と、を用いている。その透明部材１１Ｐ２は、透過性を有する厚板の部材から切削加工を施すことにより形成することができる。第３パターンでは、図１７（ｃ）に示すように、上面のみが凹凸とされた波型の構造を有し左右方向に稜線が伸びる透明部材１１Ｐ３と、上面のみが凹凸とされた波型の構造を有し左右方向に稜線が伸びる波長選択部材１２Ｐ３と、を用いている。第４パターンでは、図１７（ｄ）に示すように、上面のみが凹凸とされた波型の構造を有し左右方向に稜線が伸びる透明部材１１Ｐ４と、上面のみが凹凸とされた波型の構造を有し前後方向に稜線が伸びる波長選択部材１２Ｐ４と、を用いている。第５パターンでは、図１７（ｅ）に示すように、上下両面が凹凸とされた波型の構造を有し左右方向に折目（稜線）が伸びる透明部材１１Ｐ５と、上面のみが凹凸とされた波型の構造を有し前後方向に稜線が伸びる波長選択部材１２Ｐ５と、を用いている。この第５パターンは、上記した例の透明部材１１および波長選択部材１２に相当するものであり、透明部材１１と同様に透明部材１１Ｐ５を形成することができる。その透明部材１１Ｐ５では、厚さ１００（μｍ）で屈折率が１．６のフィルムを波型形状に折り曲げて加工することにより形成している。

上記した各パターンでは、第２パターンから第５パターンが、透明部材１１Ｐおよび波長選択部材１２Ｐの少なくとも一方に上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持たせており、本願発明の透明太陽熱吸収装置の構造を採用しているものとなる。また、上記した各パターンでは、第４パターンおよび第５パターンが、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとで波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが直交する位置関係とされており、本願発明の透明太陽熱吸収装置のより好適な構造を採用しているものとなる。これに対して、上記した各パターンでは、第１パターンが、本願発明の透明太陽熱吸収装置の構造を採用したものとの多重反射の作用の比較のために形成したものとなる。

多重反射評価装置７０では、上記した透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとに加えて、疑似太陽光源７１とハーフミラー７２と側面ミラー７３と撮像装置７４とを用いるものとしている。その疑似太陽光源７１は、太陽光に見立てた光を上下方向の上側から透明部材１１Ｐへ向けて光を照射するものであり、１（ＫＷ／ｍ^２）の平行光を上下方向に沿って出射する。ハーフミラー７２は、疑似太陽光源７１から出射された光を透明部材１１Ｐへと向かわせるべく当該光の少なくとも一部を透過させるとともに、その透明部材１１Ｐからの光の少なくとも一部を撮像装置７４へ向けて反射する。このハーフミラー７２は、この例では、シグマ光機株式会社製のクロムプレートハーフミラー（商品名）を用いており、透過率および反射率が約５０（％）とされている。

側面ミラー７３は、アルミミラーを用いて構成されており、上下方向で見て矩形状とされた透明部材１１Ｐおよび波長選択部材１２Ｐを取り囲むように設けられている。この側面ミラー７３は、疑似太陽光源７１からハーフミラー７２を経て透明部材１１Ｐへと向かった光が、側方へと漏れることを防止しつつハーフミラー７２を経て撮像装置７４へと向かわせる。その撮像装置７４は、ハーフミラー７２を経て透明部材１１Ｐを撮影する。

そして、多重反射評価装置７０では、上記した各パターンにおける吸収加熱槽１４Ｐの容量が１．８８（Ｌ／ｍ^２）となるように、各パターンに応じて透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間隔を調整して設ける。加えて、多重反射評価装置７０では、その吸収加熱槽１４Ｐに上記したように水に黒色の水性塗料を混合して生成した熱媒体１５Ｐを入れる。

この多重反射評価装置７０では、各パターンの透明部材１１Ｐ（波長選択部材１２Ｐおよび吸収加熱槽１４Ｐ）に対して、疑似太陽光源７１からの光を照射する。そして、多重反射評価装置７０では、撮像装置７４でハーフミラー７２上に写し出された透明部材１１Ｐを撮影する。その透明部材１１Ｐでは、吸収加熱槽１４Ｐ（その熱媒体１５Ｐ）を進行する光のうち、全反射を生じさせて再び波長選択部材１２Ｐへと進行させることができなかった光が出射されることとなる。このため、多重反射評価装置７０では、撮像装置７４で撮影された画像における明るさを評価することにより、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間での多重反射の作用を評価することができる。

この例では、撮像装置７４で撮影された画像を、画像処理ソフトを用いて画像全体の平均階調評価を行うことで、透明部材１１Ｐから放出される光の強度を測定する。この諧調値は、２５６階調とされており、０が黒を示すとともに２５５が白を示すものとしており、値が小さくなるほど暗くなっているすなわち熱媒体１５Ｐ（吸収加熱槽１４Ｐ）での光吸収量が大きいことを示す。ここで、この例では、水のみの熱媒体を吸収加熱槽１４Ｐに入れた際に撮像装置７４で撮影した画像における明るさが２３３諧調となるように、その撮像装置７４の撮影条件を設定している。この設定は、撮像装置７４で撮影する際のシャッター速度やＦ値（絞り）を調整したり、適宜ＮＤフィルターを用いることにより行うことができる。このような設定とするのは、階調値が２５５に近くなればなるほど白飛びによる測定誤差が出やすくなることによる。

そして、上記したように得られた階調値をエネルギーの相対値として、以下の方法で近似曲線を得るものとする。２３３階調の画像のエネルギー比を１とし、この画像を得たシャッタースピード（１／１００）から、１／１２５、１／２００、１／２５０、１／４００、１／５００、１／１０００と早くしていく。そして、それぞれの測定条件で得られた画像の階調と、エネルギー比と、の以下の近似的な関係式を得た。これは、例えば、シャッタースピード１／１０００は、１／１００に対してエネルギー比が０．１となるので、このときの階調測定値（１２０．１階調）を、階調値とエネルギー比とで示すグラフにプロットしたものを示す。

エネルギー比＝０．０１ｅ^{（０．０１９６８７×（諧調値）)}
＝０．０１ｅＸｐ（０．０１９６８７×（諧調値））

上記した各パターン（第１パターンから第５パターン（図１７参照））に対して、上記したように求めた階調値と、その階調値と上記した式とを用いて求めたエネルギー比と、を次の表に示す。

この表から、本願発明の透明太陽熱吸収装置の構造を採用する第２パターンから第５パターンでは、比較のための構造となる第１パターンよりも小さい階調値および小さいエネルギー比となっていることが解る。この第２パターンから第５パターンでは、第１パターンよりも階調値およびエネルギー比が小さいことから、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐと間でより多くの多重反射が生じていることとなる。このため、本願発明の透明太陽熱吸収装置では、透明部材１１Ｐおよび波長選択部材１２Ｐの少なくとも一方に上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持たせることにより、他の構成と比較してより多くの多重反射が生じさせることができる。

特に、この表から、本願発明の透明太陽熱吸収装置のより好適な構造を採用する第４パターンおよび第５パターンでは、他の構造となる第１パターンから第３パターンよりも小さい階調値および小さいエネルギー比となっていることが解る。この第４パターンおよび第５パターンでは、第１パターンから第３パターンよりも階調値およびエネルギー比が小さいことから、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐと間でより多くの多重反射が生じていることとなる。このため、本願発明におけるより好適な構造の透明太陽熱吸収装置では、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとで波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが直交する位置関係とすることにより、他の構成と比較してより多くの多重反射が生じさせることができる。

これにより、本願発明の透明太陽熱吸収装置では、透明部材１１Ｐと波長選択部材１２Ｐとの間で吸収加熱槽１４Ｐを形成することにより、その吸収加熱槽１４Ｐ内を通る光の光路長を長くすることができる。よって、本願発明の透明太陽熱吸収装置では、吸収加熱槽１４Ｐに熱媒体１５Ｐを入れることにより、熱媒体１５Ｐ内を通る光の光路長を長くすることができるので、熱媒体１５Ｐで太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができることが、上記した評価からも解る。

したがって、本発明に係る透明太陽熱吸収装置１０Ｂでは、太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

次に、本発明に係る透明太陽熱吸収装置の具体的な構成の一例としての実施例３の透明太陽熱吸収装置１０Ｃと、それを用いた太陽熱温水システムの一例としての実施例３の太陽熱温水システム６０と、について説明する。透明太陽熱吸収装置１０Ｃは、基本的な構成は実施例１の透明太陽熱吸収装置１０Ａと同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１８は、太陽熱温水システム６０の構成を説明するための説明図である。図１９は、太陽熱温水システム６０における予熱部９８および加熱部９９の周辺を部分的に拡大して示す説明図である。図２０は、太陽熱温水システム６０が外部に出力（供給）する水９７の温度の制御の概念の一例を示す説明図である。

実施例３の透明太陽熱吸収装置１０Ｃを用いた太陽熱温水システム６０について説明する。太陽熱温水システム６０では、図１８に示すように、透明太陽熱吸収装置１０Ｃに第１小型ポンプ６１と冷熱媒タンク６２と電磁弁６３と第１温度センサ６４と第１熱交換器６５と第２熱交換器６６と熱媒送液ポンプ６７と第１流速温度センサ６８と温熱媒タンク６９と第２小型ポンプ８１とエア抜弁８２とが、熱媒循環パイプ８３により接続される。これらは、透明太陽熱吸収装置１０Ｃにおける貯水空間１９（吸収加熱槽１４および熱媒取入槽２１）と協働して、熱媒体１５を循環させるための熱媒体循環路８４を形成する。

太陽熱温水システム６０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｃの取入口１７が、熱媒循環パイプ８３を介して第１小型ポンプ６１に接続される。その第１小型ポンプ６１は、冷熱媒タンク６２内の熱媒体１５を、取入口１７から透明太陽熱吸収装置１０Ｃの貯水空間１９の熱媒取入槽２１へと送る。その第１小型ポンプ６１は、熱媒循環パイプ８３を介して冷熱媒タンク６２と接続される。

冷熱媒タンク６２は、所定の温度よりも低い温度の熱媒体１５が貯められる箇所であり、外周面を断熱材で覆う等により蓄熱性が確保されている。この冷熱媒タンク６２には、熱媒循環パイプ８３を介して電磁弁６３と接続され、後述するように電磁弁６３から所定の温度よりも低い温度の熱媒体１５が送られ、その送られた熱媒体１５を貯めることができる。

電磁弁６３は、熱媒循環パイプ８３を介して第１熱交換器６５と接続され、その間の熱媒体１５の温度が第１温度センサ６４により検出可能とされる。電磁弁６３は、熱媒循環パイプ８３を介して冷熱媒タンク６２および温熱媒タンク６９に接続され、第１熱交換器６５から冷熱媒タンク６２に至る流路と、第１熱交換器６５から温熱媒タンク６９に至る流路と、を切り替え可能とする。この電磁弁６３は、第１温度センサ６４での熱媒体１５の温度の検出結果に応じて、流路の切り替え動作を行う。詳細には、電磁弁６３は、熱媒体１５の温度が所定の温度よりも低いと第１熱交換器６５と冷熱媒タンク６２とを接続し、熱媒体１５の温度が所定の温度よりも高いと第１熱交換器６５と温熱媒タンク６９とを接続する。これにより、第１熱交換器６５からの熱媒体１５のうち、冷熱媒タンク６２には、所定の温度よりも低い温度の熱媒体１５が貯められ、温熱媒タンク６９には、所定の温度よりも高い温度の熱媒体１５が貯められる。

第１熱交換器６５は、図１９に示すように、熱媒循環パイプ８３を介して第２熱交換器６６と接続される。その第１熱交換器６５および第２熱交換器６６は、細長い管（チューブ）を螺旋状に加工して形成され、自らの内方に循環される熱媒体１５と、後述する第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２を通る水９７と、の間で、熱エネルギーを交換する。すなわち、第１熱交換器６５および第２熱交換器６６は、透明太陽熱吸収装置１０Ｃにおける貯水空間１９の吸収加熱槽１４で昇温された熱媒体１５の熱を利用して、第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２を通る水９７を昇温させる。

その第２熱交換器６６は、図１８に示すように、熱媒循環パイプ８３を介して熱媒送液ポンプ６７と接続される。その熱媒送液ポンプ６７は、熱媒循環パイプ８３を介して温熱媒タンク６９と接続され、その間を通る熱媒体１５の温度と流速とが第１流速温度センサ６８により検出可能とされる。その第１流速温度センサ６８は、後述するように、熱媒送液ポンプ６７および第２流速温度センサ９５と協働して、太陽熱温水システム６０から外部に出力（供給）する水９７の温度の制御に用いる。熱媒送液ポンプ６７は、温熱媒タンク６９内の熱媒体１５を第２熱交換器６６へと送るものであり、送る熱媒体１５の流速を調整可能とされている。

温熱媒タンク６９は、所定の温度よりも高い温度の熱媒体１５が貯められる箇所であり、外周面を断熱材で覆う等により蓄熱性が確保されている。この温熱媒タンク６９は、上述したように、第１熱交換器６５を経た熱媒体１５のうち、所定の温度よりも高い温度の熱媒体１５が電磁弁６３および熱媒循環パイプ８３を介して送られ、その送られた熱媒体１５を貯めることができる。また、温熱媒タンク６９では、後述するように、透明太陽熱吸収装置１０Ｃ（その吸収加熱槽１４）で暖められた熱媒体１５が第２小型ポンプ８１および熱媒循環パイプ８３を介して送られ、その送られた熱媒体１５を貯めることができる。この温熱媒タンク６９では、後述する第２小型ポンプ８１に接続された熱媒循環パイプ８３と、電磁弁６３に接続された熱媒循環パイプ８３と、が容器内の上部に接続され、熱媒送液ポンプ６７に接続された熱媒循環パイプ８３が容器内の底部に接続される。

この温熱媒タンク６９には、熱媒循環パイプ８３を介して第２小型ポンプ８１が接続される。その第２小型ポンプ８１は、透明太陽熱吸収装置１０Ｃの貯水空間１９の吸収加熱槽１４内の熱媒体１５を排出口１８から温熱媒タンク６９へと送る。この太陽熱温水システム６０の熱媒体循環路８４では、第２小型ポンプ８１と排出口１８とを接続する熱媒循環パイプ８３上にエア抜弁８２が設けられる。そのエア抜弁８２は、外部からの空気（大気圧）をその熱媒循環パイプ８３（熱媒体循環路８４）に導入することができる。

また、透明太陽熱吸収装置１０Ｃでは、太陽熱温水システム６０を構成すべく照度センサ８５と第２温度センサ８６とを設けている。照度センサ８５は、透明太陽熱吸収装置１０Ｃの透明部材１１における照度を検出する。この照度センサ８５は、透明太陽熱吸収装置１０Ｃの吸収加熱槽１４において、熱媒体１５を温めることが可能であるか否かを判断するために設ける。第２温度センサ８６は、太陽光の熱エネルギーを吸収した吸収加熱槽１４内の熱媒体１５の温度を検出する。この第２温度センサ８６は、吸収加熱槽１４内の熱媒体１５の温度が所定の温度となると、第２小型ポンプ８１で当該熱媒体１５を温熱媒タンク６９へと移送させるために設ける。その所定の温度は、実施例３では電磁弁６３での流路の切り替えの判断に用いるものと等しくしているが、異なるものとしてもよい。

加えて、太陽熱温水システム６０では、第１熱交換槽９１と第２熱交換槽９２と給湯器９３と給水部９４と第２流速温度センサ９５とが、水循環パイプ９６により接続されて設けられる。第１熱交換槽９１は、水循環パイプ９６を介して給水部９４に接続され、その給水部９４から温水とするための水９７が適宜供給される。その給水部９４は、実施例３では、水道水の供給を可能とする。

第１熱交換槽９１は、中空の円柱形状を呈し、給水部９４から供給された水９７を通すことができるとともに、その水の内方に第１熱交換器６５を収容することができる（図１９参照）。このため、第１熱交換槽９１では、第１熱交換器６５との間で熱交換させつつ給水部９４から供給された水９７を通すことができる。その第１熱交換槽９１には、水循環パイプ９６を介して第２熱交換槽９２を接続する。

その第２熱交換槽９２は、中空の円柱形状を呈し、第１熱交換槽９１で昇温された水９７（温水）が適宜供給されて当該水９７を通すことができるとともに、その水９７（温水）の内方に第２熱交換器６６を収容することができる（図１９参照）。このため、第２熱交換槽９２では、第２熱交換器６６との間で熱交換させつつ第１熱交換槽９１から供給された温かい水９７を通すことができる。

この太陽熱温水システム６０では、第１熱交換槽９１が、第２熱交換器６６を経て第２熱交換槽９２の水９７と熱交換した熱媒体１５で、給水部９４から供給された水９７（水道水）を予め温める箇所となる。また、太陽熱温水システム６０では、第２熱交換槽９２が、温熱媒タンク６９からの最も温かい熱媒体１５で、第１熱交換槽９１で予め温められた水９７（水道水）を所定の温度まで温める箇所となる。このため、太陽熱温水システム６０では、第１熱交換器６５と第１熱交換槽９１とが予熱部９８として機能し、第２熱交換器６６と第２熱交換槽９２とが加熱部９９として機能する。その第２熱交換槽９２には、水循環パイプ９６を介して給湯器９３を接続する。

その給湯器９３は、第２熱交換器６６から供給された水９７（温水）を、設定温度として水循環パイプ９６を介して利用者に出力（供給）する。すなわち、給湯器９３は、第２熱交換器６６から供給される水９７が設定温度である場合にはそのまま出力（供給）し、第２熱交換器６６から供給された水９７が設定温度未満である場合には適宜温めてから出力（供給）する。その設定温度は、給湯器９３から得る温水の温度として利用者により設定される。実施例３では、給湯器９３としてガス給湯器を用いている。

第１熱交換槽９１と給水部９４との間の水循環パイプ９６上に第２流速温度センサ９５を設ける。その第２流速温度センサ９５は、その水循環パイプ９６を通る水９７の温度と流速とを検出可能である。第２流速温度センサ９５は、後述するように、熱媒送液ポンプ６７および第１流速温度センサ６８と協働して、太陽熱温水システム６０から出力（供給）する水９７の温度の制御に用いる。

この太陽熱温水システム６０では、照度センサ８５で太陽光の強度を検出し、その検出結果に基づいて透明太陽熱吸収装置１０Ｃの吸収加熱槽１４において熱媒体１５を温めることが可能か否かを判断する。そして、可能であると判断すると、第１小型ポンプ６１により熱媒体１５を吸収加熱槽１４の貯水空間１９へと移送し、その熱媒体１５に貯水空間１９の吸収加熱槽１４で太陽光の熱エネルギーを吸収させる。その熱媒体１５は、吸収加熱槽１４に所定時間滞留されたり、吸収加熱槽１４内をゆっくりと連続的に移動されたりすることで、太陽光の熱エネルギーを吸収する。太陽熱温水システム６０では、第２温度センサ８６が吸収加熱槽１４内の熱媒体１５の温度を検出し、その温度が所定の温度以上となると、第２小型ポンプ８１により吸収加熱槽１４で昇温された熱媒体１５を温熱媒タンク６９へと移送する。このため、温熱媒タンク６９には、所定の温度よりも高い熱媒体１５が第１熱交換器６５から移送され、高い温度とされた熱媒体１５が貯められる。

太陽熱温水システム６０では、その温熱媒タンク６９に貯めたれた高い温度の熱媒体１５を、熱媒送液ポンプ６７により第２熱交換器６６および第１熱交換器６５へと移送する。その第２熱交換器６６は、第１熱交換槽９１を経た水９７を通す第２熱交換槽９２内に設けられ、その第１熱交換器６５は、給水部９４から供給された水９７を通す第１熱交換槽９１内に設けられる。このため、太陽熱温水システム６０では、第２熱交換器６６および第１熱交換器６５内に送られた熱媒体１５の熱を利用して、第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２を通る水９７を昇温させる。

そして、太陽熱温水システム６０では、第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２において第１熱交換器６５および第２熱交換器６６（その熱媒体１５）により水９７が昇温され、その水９７（温水（昇温された水））を出力（供給）する。換言すると、太陽熱温水システム６０では、給水部９４から供給された水９７（水道水）を、予熱部９８で予め温めた後に加熱部９９で適切な温度まで温めて、その加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する。このように、太陽熱温水システム６０では、予め出力（供給）するお湯を生成して貯めるのではなく、要望があると温熱媒タンク６９に貯めた高い温度の熱媒体１５で給水部９４からの水９７（水道水）を温め、その水９７を加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する。このとき、太陽熱温水システム６０では、第１熱交換器６５および第２熱交換器６６へと送る熱媒体１５の流速を調整することで、第２熱交換槽９２から出力（供給）する水９７を設定温度とする。詳細には、太陽熱温水システム６０では、以下のように、熱媒体１５の流速を調整して、出力（供給）する水９７を設定温度とする。

太陽熱温水システム６０では、第２熱交換槽９２から出力（供給）する水９７の設定温度が、利用者により予め設定される。また、太陽熱温水システム６０では、第２流速温度センサ９５により、給水部９４から第１熱交換槽９１に供給される水９７（水道水）の温度と流速とを検出する。そして、太陽熱温水システム６０では、第１流速温度センサ６８により、熱媒送液ポンプ６７が第２熱交換器６６に移送する温熱媒タンク６９からの熱媒体１５の温度と流速とを検出する。この太陽熱温水システム６０では、第２熱交換槽９２から設定温度の水９７を出力（供給）する場合、供給される水９７（水道水）の温度および流速と、昇温に用いる熱媒体１５の温度と、に基づいて、第２熱交換器６６に移送する際の当該熱媒体１５の流速を設定する。以下では、熱媒体１５の流速の設定について、その一例を示す図２０併せて用いて説明する。

その図２０に示す例では、理解を容易とするために、次のような前提条件とする。先ず、熱媒体１５の比熱を水道水（水９７）と同じ（１（ｃａｌ／（℃・ｇ））とする。また、予熱部９８および加熱部９９における熱媒体１５と水９７との熱交換効率を１００（％）とする。さらに、予熱部９８および加熱部９９において、第１熱交換器６５および第２熱交換器６６内の熱媒体１５の体積と、第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２内で第１熱交換器６５および第２熱交換器６６を取り巻く水９７の体積と、が等しいものとする。このような前提条件において、第１熱交換槽９１に供給される水９７（水道水）の温度が１６（℃）であり、かつ第２熱交換器６６に移送される熱媒体１５の温度が４４（℃）であり、その温度差が２８（℃）であるとする。そして、設定温度が４０（℃）とされているものとする。

先ず、第２熱交換器６６に移送する熱媒体１５の流速を、第１熱交換槽９１に供給される水９７（水道水）の流速と等しくしたものとする（熱媒体１５の流速：水９７の流速＝１：１）。すると、熱媒体１５と水９７とでは、上記した前提条件であることから、熱媒体１５と水９７との流速の比（比率）の逆数に応じて熱媒体１５と水９７とにおける温度変化量が変化するので、互いの温度変化量が等しくなる。このため、熱媒体１５の温度が温度差の半分となる１４（℃）だけ下がるとともに、水９７の温度が同じく温度差の半分となる１４（℃）だけ上がる。これにより、加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する水９７は、温度が３０（℃）となり、設定温度の４０（℃）からはかなり低い温度であってぬるま湯となる。

次に、第２熱交換器６６に移送する熱媒体１５の流速を、第１熱交換槽９１に供給される水９７（水道水）の流速の６倍にしたものとする（熱媒体１５の流速：水９７の流速＝６：１）。すると、熱媒体１５では、温度変化量が温度差の１／７の値となり、４（℃）だけ下がる。また、水９７では、温度変化量が温度差の６／７の値となり、２４（℃）だけ上がる。このため、加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する水９７は、温度が４０（℃）となり、設定温度の４０（℃）と等しい高い温度のお湯となる。

これにより、透明太陽熱吸収装置１０Ｃでは、図２０に示す例では、第２熱交換器６６に移送する熱媒体１５の流速を、第１熱交換槽９１に供給される水９７（水道水）の流速の６倍とするように、熱媒送液ポンプ６７を駆動する。このため、透明太陽熱吸収装置１０Ｃは、図２０に示す例では、設定温度である４０（℃）の水９７を加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）することができる。この透明太陽熱吸収装置１０Ｃでは、このような考えに基づいて、前提条件の変化に応じて熱媒体１５の流速と水９７（水道水）の流速との比率を適宜変化させることで、図２０に示す例と同様に加熱部９９（第２熱交換槽９２）からの水９７の温度を調整することができる。なお、太陽熱温水システム６０では、上記した調整でも第２熱交換器６６から出力（供給）する水９７を設定温度にできない場合、加熱部９９（第２熱交換槽９２）の水９７を給湯器９３で適宜加熱して出力（供給）する。

このため、実施例３の太陽熱温水システム６０では、照射された太陽光の一部の透明太陽熱吸収装置１０Ｃの透過を可能としつつ、照射された太陽光を利用して温水を得ることができる。

この実施例３の透明太陽熱吸収装置１０Ｃでは、基本的には上記した図１等に示す透明太陽熱吸収装置１０と等しい構成であることから、同様の効果を得ることができる。

そして、実施例３の太陽熱温水システム６０では、その透明太陽熱吸収装置１０Ｃを用いるものであることから、透明太陽熱吸収装置１０における各効果を得ることができる。

また、太陽熱温水システム６０では、太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることのできる透明太陽熱吸収装置１０Ｃを用いていることから、効率良く温水を生成することができる。

さらに、太陽熱温水システム６０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｃで得た熱エネルギーを第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２内で第１熱交換器６５および第２熱交換器６６を用いて効率良く熱交換を可能とする観点から最適設計をすることができる。このため、太陽熱温水システム６０では、より効率良く温水を生成することができる。

太陽熱温水システム６０では、第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２内で第１熱交換器６５および第２熱交換器６６を用いて効率良く熱交換を可能としつつ、透明太陽熱吸収装置１０Ｃの吸収加熱槽１４の増大を防止する観点から最適設計をすることができる。このため、太陽熱温水システム６０では、省スペースを可能としつつ効率良く温水を生成することができる。

太陽熱温水システム６０では、透明太陽熱吸収装置１０Ｃを用いるものであることから、その透明太陽熱吸収装置１０Ｃを採光と雨避けとを兼ねた透明バルコニールーフ上や、ガラス手すりのバルコニーに設置することができる。このため、太陽熱温水システム６０では、設置可能な箇所の選択肢を大幅に広げることができるとともに、従来利用することの出来なかった可視光を透過させる箇所に注がれる太陽光の熱エネルギーを利用して温水を得ることができる。すなわち、太陽熱温水システム６０では、採光と温水生成との双方を両立させることができる。

太陽熱温水システム６０では、給水部９４から供給された水９７（水道水）を、予熱部９８で予め温めた後に加熱部９９で適切な温度まで温めて、その加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する。このため、太陽熱温水システム６０では、熱交換効率を向上させることができる。特に、太陽熱温水システム６０では、予熱部９８が第２熱交換槽９２の水９７と熱交換した熱媒体１５を利用して給水部９４からの水９７を温め、加熱部９９が温熱媒タンク６９からの最も温かい熱媒体１５を利用して予め温められた水９７を温める。このため、太陽熱温水システム６０では、熱交換効率をより向上させることができる。

太陽熱温水システム６０では、予め出力（供給）するお湯を生成して貯めるのではなく、要望があると給水部９４からの水９７（水道水）を温熱媒タンク６９に貯めた高い温度の熱媒体１５で温めて、その温めた水９７を加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する。このため、太陽熱温水システム６０では、簡易な構成として製造コストを抑制しつつエネルギーロスを抑制することができる。これは、次のことによる。太陽熱温水システムでは、太陽熱吸収装置で吸収した熱エネルギーを用いて水を加熱して、その加熱した水を貯留タンクに貯えることにより、温水の出力（供給）を可能とする。その場合、貯留タンクに貯える水は、周囲の温度（気温）との温度差が大きくなると放熱によるエネルギーロスが大きくなることを勘案して、４０（℃）程度とすることが考えられる。すると、４０（℃）程度の水では、レジオネラ菌等の細菌が最も繁殖し易い温度であることから、その細菌に対応する構成を付加する必要が生じる。そのような構成としては、貯留タンクに貯える水を６０（℃）以上の高温とすることが挙げられるが、上記したように放熱によるエネルギーロスが大きくなってしまう。これに対して、太陽熱温水システム６０では、温熱媒タンク６９に高い温度の熱媒体１５を貯めるものであって、予めお湯を生成して貯めるのではないことから、上記した細菌に対応する構成を付加する必要がない。

太陽熱温水システム６０では、予め出力（供給）するお湯を生成して貯めるのではなく、要望があると給水部９４からの水９７（水道水）を温熱媒タンク６９に貯めた高い温度の熱媒体１５で温めて、その温めた水９７を加熱部９９（第２熱交換槽９２）から出力（供給）する。このため、太陽熱温水システム６０では、出力（供給）する水（水９７）を飲料水としても、ランニングコストを抑制することができる。これは、次のことによる。太陽熱温水システムでは、上記したように加熱した水を貯留タンクに貯えることで温水の出力（供給）を可能とすることが考えられるが、貯留タンクには水垢等が堆積するので、定期的な清掃が必要となる。これに対して、太陽熱温水システム６０では、予熱部９８および加熱部９９において、要望があると第１熱交換槽９１および第２熱交換槽９２に出力（供給）する水（水９７）を通して昇温するので、水垢等が堆積することを防止することができる。

したがって、本発明に係る透明太陽熱吸収装置１０Ｃでは、太陽光の一部の透過を可能としつつ軽量化を可能として太陽光から熱エネルギーを効率良く得ることができる。

なお、実施例３の太陽熱温水システム６０では、本発明に係る透明太陽熱吸収装置（１０Ｃ）を用いていたが、太陽熱を吸収して熱媒体の温度を上昇させるものであれば、例えば太陽熱吸収パネルのような他の構成の太陽熱吸収装置を用いてもよく、実施例２のように透明太陽熱吸収装置と光電変換装置（５１）とを併せて用いてもよく、実施例３の構成に限定されるものではない。

なお、上記した例および各実施例では、本発明に係る透明太陽熱吸収装置の一例としての透明太陽熱吸収装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃについて説明したが、太陽光の透過を許す透明部材と、前記透明部材の下方に設けられ、少なくとも可視光の波長帯域を含む透過波長帯域の光を透過するとともに、少なくとも赤外光の波長帯域を含む反射波長帯域の光を反射する波長選択部材と、前記透明部材と前記波長選択部材とに挟まれて形成され、熱媒体を入れることが可能な吸収加熱槽と、を備え、前記透明部材および前記波長選択部材の少なくとも一方は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つ透明太陽熱吸収装置であればよく、上記した例および各実施例に限定されるものではない。

また、上記した各実施例では、本発明に係る透明太陽熱吸収装置を太陽熱温水システム３０や太陽光コジェネシステム５０や太陽熱温水システム６０に用いるものとしていたが、熱媒体１５として水を用いることで透明太陽熱吸収装置から直接温水を得るものとしてもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

さらに、上記した実施例１および実施例２では、熱交換器として第１熱交換器３３と第２熱交換器３４とを設けるとともに、貯水タンクとして第１貯水タンク４３と第２貯水タンク４４とを設ける構成としていた。しかしながら、熱交換器が吸収加熱槽から熱媒体が送られるものであり、貯水タンクが熱交換器を収容しつつ水を貯めることができるものであればよく、一体のものであってもよく３つずつ以上としてもよく、上記した実施例１および実施例２の構成に限定されるものではない。

上記した実施例１および実施例２では、透明部材（１１等）と波長選択部材（１２等）とで波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが直交する位置関係とされている。しかしながら、上下方向に直交する平面上において、互いに直交する一方の方向と他方の方向とを定義するものとして、透明部材が一方の方向に直交する面で見た反射太陽光Ｒｒの角度を調節し、波長選択部材が他方の方向に直交する面で見た反射太陽光Ｒｒの角度を調節すべく、互いの擬似進行方向Ｄｔを略直交する位置関係とするものであればよく、上記した実施例１および実施例２の構成に限定されるものではない。

上記した実施例２では、本願発明の透明太陽熱吸収装置のより好適な構造を採用している一例として第４パターンおよび第５パターンを示していた。しかしながら、より好適な本願発明の透明太陽熱吸収装置では、透明部材（１１等）と波長選択部材（１２等）とがそれぞれ上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持ち、それぞれの波型の構造における擬似進行方向Ｄｔが直交する位置関係とするものである。このとき、透明部材の屈折率と熱媒体１５の屈折率との大小に応じて全反射が生じる境界面が変化することから、その境界面となる面が波型の構造を有するものとすればよい。このため、例えば、透明部材の屈折率が熱媒体１５の屈折率よりも小さい場合には、透明部材の下面が波型の構造を有するものとしてもよく、上記した例に限定されるものではない。

以上、本発明の透明太陽熱吸収装置、それを備える太陽熱温水システム、それを備える太陽光コジェネシステムを例および各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については上記した例および各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 透明太陽熱吸収装置
１１ 透明部材
１２、１２Ａ、１２Ｂ 波長選択部材
１４ 吸収加熱槽
１５ 熱媒体
３０、６０ 太陽熱温水システム
３３ （熱交換器の一例としての）第１熱交換器
３４ （熱交換器の一例としての）第２熱交換器
４３ （貯水タンクの一例としての）第１貯水タンク
４４ （貯水タンクの一例としての）第２貯水タンク
４６ 給湯器
５０ 太陽光コジェネシステム
５１ 光電変換装置
６５ （熱交換器の一例としての）第１熱交換器
６６ （熱交換器の一例としての）第２熱交換器
６７ 熱媒送液ポンプ
６９ （熱媒タンクの一例としての）温熱媒タンク
９１ （熱交換槽の一例としての）第１熱交換槽
９２ （熱交換槽の一例としての）第２熱交換槽
Ｒ 太陽光
Ｄｔ擬似進行方向
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向

特開２００６−７８００７号公報

Claims (14)

1. 太陽光の追加を許す透明部材と、
   前記透明部材の下方に設けられ、少なくとも可視光の波長帯域を含む透過波長帯域の光を透過すると共に、少なくとも赤外光の波長帯域を含む反射波長帯域の光を反射する波長選択部材と、
   前記透明部材と前記波長選択部材とに挟まれて形成され、熱媒体を入れることが可能な吸収加熱層と、を備え、
   前記透明部材および前記波長選択部材の少なくとも一方は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つことを特徴とする透明太陽熱吸収装置。
2. 前記透明部材は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つものとされるとともに、波型の構造における擬似進行方向が第１方向に向けられ、
   前記波長選択部材は、上下方向を含む断面に少なくとも波型の構造を持つものとされるとともに、波型の構造における擬似進行方向が前記第１方向と略直交する第２方向に向けられていることを特徴とする請求項１に記載の透明太陽熱吸収装置。
3. 前記透明部材は、上面と下面との双方が波型の構造を持つものとされていることを特徴とする請求項２に記載の透明太陽熱吸収装置。
4. 前記透明部材は、太陽光の透過を許す平坦な薄板部材が折り曲げられて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の透明太陽熱吸収装置。
5. 前記透明部材は、前記第１方向が南北方向とされて配置され、
   前記波長選択部材は、前記第２方向が東西方向とされて配置されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の透明太陽熱吸収装置。
6. 前記波長選択部材は、太陽光を透過する材料に誘電体多層膜を成膜して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の透明太陽熱吸収装置。
7. 前記波長選択部材は、太陽光を透過する材料に銀平板粒子の塗工膜が設けられて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の透明太陽熱吸収装置。
8. 前記熱媒体は、水または水を含む液体であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の透明太陽熱吸収装置。
9. 前記波長選択部材では、可視光の波長帯域を前記透過波長帯域とするとともに、前記透過波長帯域よりも大きな波長帯域を前記反射波長帯域とすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の透明太陽熱吸収装置。
10. 前記波長選択部材では、自らの下方に配置され太陽光を受光面で受光して電気に変換する光電変換装置が電気に変換する波長帯域を前記透過波長帯域とするとともに、前記透過波長帯域よりも大きな波長帯域を前記反射波長帯域とすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の透明太陽熱吸収装置。
11. 請求項９に記載の透明太陽熱吸収装置と、
    前記透明太陽熱吸収装置の前記吸収加熱槽と接続されて前記吸収加熱槽から前記熱媒体が送られる熱交換器と、
    前記熱交換器を収容しつつ水を貯めることができる貯水タンクと、
    前記貯水タンクからの温水を利用して温水を供給する給湯器と、を備えることを特徴とする太陽熱温水システム。
12. 請求項１０に記載の透明太陽熱吸収装置と、
    前記透明太陽熱吸収装置の前記吸収加熱槽と接続されて前記吸収加熱槽から前記熱媒体が送られる熱交換器と、
    前記熱交換器を収容しつつ水を貯めることができる貯水タンクと、
    前記貯水タンクからの温水を利用して温水を供給する給湯器と、
    前記波長選択部材の下方に配置される前記光電変換装置と、を備えることを特徴とする太陽光コジェネシステム。
13. 請求項９または請求項１０に記載の透明太陽熱吸収装置と、
    前記透明太陽熱吸収装置の前記吸収加熱槽と接続されて前記吸収加熱槽から送られる前記熱媒体を貯めることができる熱媒タンクと、
    前記熱媒タンクと接続されて前記熱媒タンクから前記熱媒体が送られる熱交換器と、
    前記熱交換器を収容しつつ供給される水を通すことができる熱交換槽と、
    前記熱交換器に送る前記熱媒体の流速を調整する熱媒送液ポンプと、を備え、
    前記熱媒送液ポンプは、前記熱交換槽から出力する水の温度を所定の温度とすべく、前記熱交換槽に供給される水の温度および流速に基づいて、前記熱交換器に送る前記熱媒体の流速を調整することを特徴とする太陽熱温水システム。
14. 太陽熱を吸収して熱媒体を温める太陽熱吸収装置と、
    前記太陽熱吸収装置と接続されて前記太陽熱吸収装置から送られる前記熱媒体を貯めることができる熱媒タンクと、
    前記熱媒タンクと接続されて前記熱媒タンクから前記熱媒体が送られる熱交換器と、
    前記熱交換器を収容しつつ供給される水を通すことができる熱交換槽と、
    前記熱交換器に送る前記熱媒体の流速を調整する熱媒送液ポンプと、を備え、
    前記熱媒送液ポンプは、前記熱交換槽から出力する水の温度を所定の温度とすべく、前記熱交換槽に供給される水の温度および流速に基づいて、前記熱交換器に送る前記熱媒体の流速を調整することを特徴とする太陽熱温水システム。