JP4036851B2 - Solar power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、ソーラー発電システムに関するものである。   The present invention relates to a solar power generation system.
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。   2. Description of the Related Art So-called solar power generation systems that use solar cells to convert solar light energy into electrical energy have been proposed. In this solar power generation system, for example, a solar panel is installed in a place where sunlight hits sufficiently such as on a roof of a house to perform solar power generation.
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。   By the way, when this solar power generation is performed in a region where snowfall is relatively large, there has been a problem that snow is blocked on the solar panel by blocking snow. In other words, even if the weather recovers after snowfall and solar power generation becomes possible, the amount of power generated by solar cells is extremely reduced or sunlight is reflected due to snow on the solar panel. As a result, the solar cell cannot be reached and power generation becomes impossible. Therefore, in order to efficiently perform solar power generation, it was necessary to quickly remove snowfall on the solar panel before and after the recovery of the weather.
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
Therefore, conventionally, snow melting of the solar panel was performed using a heat source such as an electric heater, but there was a problem that the power consumption was remarkably increased. Therefore, the thing which arrange | positions the condensation part of a heat pump in the back side of a solar panel, heats a cell in the condensation part which becomes high temperature by the effect | action of a heat pump, and melts snow is also developed (refer patent document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-274543
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。   The method of melting the snow by placing the condensing part of the heat pump on the solar panel makes it possible to reduce the power consumption compared to the case of using a heat source such as a conventional electric heater. The problem was that it was time consuming and inefficient.
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。   The present invention has been made to solve the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a solar power generation system capable of melting snow on the solar panel efficiently.
即ち、請求項1の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ことにより、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ブライン循環回路と、ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、発電量検出手段とパネル温度検出手段の出力に基づき、電動圧縮機及びポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、発電量検出手段が検出するソーラーパネルの発電量と、パネル温度検出手段が検出するソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、このソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、電動圧縮機及びポンプを駆動することを特徴とする。 That is, in the solar power generation system of the invention of claim 1, a solar panel for solar power generation, electric compressor, a radiator, made by pipe connections to sequentially ring the pressure reducing unit and an evaporator, to circulate the carbon dioxide refrigerant A refrigerant circuit, a brine circulation circuit that conveys heat from the radiator of the refrigerant circuit to the solar panel by circulating the brine by a pump, a power generation amount detecting means for detecting the power generation amount of the solar panel, and a solar panel Panel temperature detection means for detecting the temperature of the power generation, and a control device for controlling the operation of the electric compressor and the pump based on the output of the power generation amount detection means and the panel temperature detection means. Estimate the amount of snow generated on the solar panel from the amount of power generated by the solar panel detected by the solar panel and the temperature of the solar panel detected by the panel temperature detection means. If the snow to the solar panel is estimated that there, and drives the electric compressor and the pump.
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。   A solar power generation system according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the brine circulation circuit is provided in the radiator of the solar panel and the refrigerant circuit so that heat can be exchanged.
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。 In addition to the invention of claim 2 , the solar power generation system of claim 3 includes a hot water storage tank for storing hot water, a radiator, a first heat exchanger for heating the hot water storage tank, and a brine. The second heat exchanger is configured to be capable of exchanging heat with a circulation circuit, and the second heat exchanger is disposed on the refrigerant downstream side of the first heat exchanger.
また、請求項4の発明のソーラー発電システムは、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、この冷媒回路の放熱器により加熱され、湯を貯留する貯湯槽と、この貯湯槽内の湯と熱交換可能に設けられ、ポンプによりブラインを循環することにより、熱をソーラーパネルに搬送するブライン循環回路と、ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、発電量検出手段とパネル温度検出手段の出力に基づき、ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、発電量検出手段が検出するソーラーパネルの発電量と、パネル温度検出手段が検出するソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、このソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、ポンプを駆動することを特徴とする。 A solar power generation system according to a fourth aspect of the present invention comprises a solar panel that performs solar power generation, an electric compressor, a radiator, a decompression device, and an evaporator connected in an annular manner in order to circulate a carbon dioxide refrigerant. A refrigerant circuit, a hot water tank that is heated by a radiator of the refrigerant circuit and stores hot water, and heat exchange with the hot water in the hot water tank, and heat is solarized by circulating brine through the pump. Based on the output of the brine circulation circuit transported to the panel, the power generation amount detection means for detecting the power generation amount of the solar panel, the panel temperature detection means for detecting the temperature of the solar panel, the power generation amount detection means and the panel temperature detection means, A control device for controlling the operation of the pump, and the control device is configured to detect the power generation amount of the solar panel detected by the power generation amount detection means and the saw power detected by the panel temperature detection means The temperature of Paneru with estimating the snow to the solar panel, if the snow to the solar panel is estimated that there, and drives the pump.
請求項5の発明のソーラー発電システムは、請求項4の発明に加え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。 The solar power generation system of the invention of claim 5 is characterized in that, in addition to the invention of claim 4, the electric compressor is driven by midnight power to store hot water in a hot water storage tank.
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ことにより、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ブライン循環回路と、ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、発電量検出手段とパネル温度検出手段の出力に基づき、電動圧縮機及びポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、発電量検出手段が検出するソーラーパネルの発電量と、パネル温度検出手段が検出するソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、このソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、電動圧縮機及びポンプを駆動するので、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。 In the invention of claim 1, a solar panel for solar power generation, electric compressor, a radiator, made by pipe connections to sequentially ring the pressure reducing unit and an evaporator, and a refrigerant circuit formed by circulating a carbon dioxide refrigerant, A brine circulation circuit that conveys heat from the radiator of the refrigerant circuit to the solar panel by circulating brine through the pump, a power generation amount detecting means that detects the power generation amount of the solar panel, and a panel that detects the temperature of the solar panel A temperature detection means; and a control device for controlling the operation of the electric compressor and the pump based on the outputs of the power generation amount detection means and the panel temperature detection means . The amount of power generated and the temperature of the solar panel detected by the panel temperature detection means are used to estimate the amount of snow on the solar panel. If it is estimated that there is, since driving the electric compressor and the pump, the snow to the solar panel to melt removed by heat from a radiator of the refrigerant circuit is realized without any trouble photovoltaic in winter Snow Area Will be able to.
また、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。 In addition, since the refrigerant circuit uses carbon dioxide as a refrigerant, a highly efficient heat pump effect can be exhibited, and the snow melting effect is remarkably improved.
特に、ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、発電量検出手段とパネル温度検出手段の出力に基づき、電動圧縮機及びポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、発電量検出手段が検出するソーラーパネルの発電量と、パネル温度検出手段が検出するソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、このソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、電動圧縮機及びポンプを駆動するので、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。 In particular, based on the output of the power generation amount detecting means for detecting the power generation amount of the solar panel, the panel temperature detecting means for detecting the temperature of the solar panel, the power generation amount detecting means and the panel temperature detecting means, the operation of the electric compressor and the pump And a control device for controlling the power generation amount of the solar panel detected by the power generation amount detection means and the temperature of the solar panel detected by the panel temperature detection means and estimating the snow cover on the solar panel. When it is estimated that there is snow on this solar panel, the electric compressor and pump are driven, so that it becomes possible to drive the electric compressor and pump when snow melting of the solar panel is necessary. It becomes possible to contribute to energy saving by eliminating the operation of the required electric compressor and pump.
これにより、ソーラーパネルの積雪を的確に判断し、必要なときだけ、速やかに融雪を行うことができるので、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より一層寄与することができるようになる。As a result, it is possible to accurately determine the snow cover of the solar panel, and to quickly melt snow only when necessary, thereby making it possible to further contribute to energy saving by eliminating unnecessary operation of the electric compressor and pump. It becomes like this.
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、冷媒回路によるヒートポンプ効果によりブラインを温めることができるようになる。 In the invention of claim 2, since the brine circulation circuit is provided in the solar panel and the radiator of the refrigerant circuit so as to be able to exchange heat, the brine can be heated by the heat pump effect of the refrigerant circuit.
また、請求項3の発明の如く、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、蒸発器での給熱効果を増加させて、より効率の良い融雪が可能となる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a hot water storage tank for storing hot water, and a radiator is provided so as to be able to exchange heat with the first heat exchanger for heating the hot water storage tank and the brine circulation circuit. If the heat exchanger is configured, the solar panel is melted by the heat from the second heat exchanger, and the hot water is stored in the hot water storage tank using the heat from the first heat exchanger. It is possible to perform heating and hot water supply at a low cost by operating the electric compressor using. In particular, since the second heat exchanger is disposed on the refrigerant downstream side of the first heat exchanger, the refrigerant whose temperature has been lowered in the first heat exchanger flows through the second heat exchanger. As a result, the heat supply effect in the evaporator is increased, and more efficient snow melting is possible.
請求項4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、この冷媒回路の放熱器により加熱され、湯を貯留する貯湯槽と、この貯湯槽内の湯と熱交換可能に設けられ、ポンプによりブラインを循環することにより、熱をソーラーパネルに搬送するブライン循環回路と、ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、発電量検出手段とパネル温度検出手段の出力に基づき、ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、発電量検出手段が検出するソーラーパネルの発電量と、パネル温度検出手段が検出するソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、このソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、ポンプを駆動するので、貯湯槽内の湯の熱をソーラーパネルに搬送し、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。In the invention of claim 4, a solar panel that performs solar power generation, an electric compressor, a radiator, a decompression device, and an evaporator are sequentially connected in a pipe, and a refrigerant circuit that circulates a carbon dioxide refrigerant; A hot water storage tank that is heated by the radiator of the refrigerant circuit and stores hot water, and a brine circulation that is provided so as to be able to exchange heat with the hot water in the hot water storage tank, and that conveys heat to the solar panel by circulating brine through the pump A circuit, a power generation amount detecting means for detecting the power generation amount of the solar panel, a panel temperature detection means for detecting the temperature of the solar panel, and an operation of the pump based on outputs of the power generation amount detection means and the panel temperature detection means. The control device includes a solar panel power generation amount detected by the power generation amount detection means and a solar panel temperature detected by the panel temperature detection means. In addition to estimating the snow cover on the solar panel, if it is estimated that there is snow on the solar panel, the pump is driven, so the heat from the hot water in the hot water tank is transferred to the solar panel to melt the snow cover on the solar panel. The solar power generation in the snowy area in winter can be realized without hindrance.
また、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。In addition, since the refrigerant circuit uses carbon dioxide as a refrigerant, a highly efficient heat pump effect can be exhibited, and the snow melting effect is remarkably improved.
特に、ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、発電量検出手段とパネル温度検出手段の出力に基づき、ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、発電量検出手段が検出するソーラーパネルの発電量と、パネル温度検出手段が検出するソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、このソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、ポンプを駆動するので、ソーラーパネルの融雪が必要なときに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。これにより、ソーラーパネルの積雪を的確に判断し、必要なときだけ、速やかに融雪を行うことができるので、不必要なポンプの運転を排除して省エネルギーにより一層寄与することができるようになる。In particular, the power generation detection means for detecting the power generation amount of the solar panel, the panel temperature detection means for detecting the temperature of the solar panel, and the control for controlling the operation of the pump based on the outputs of the power generation amount detection means and the panel temperature detection means The control device estimates the snow accumulation on the solar panel from the power generation amount of the solar panel detected by the power generation amount detection means and the temperature of the solar panel detected by the panel temperature detection means, and the solar panel If it is estimated that there is snow on the ground, the pump is driven, so that it is possible to drive the pump when snow melting of the solar panel is necessary, eliminating unnecessary pump operation and contributing to energy saving Will be able to. Thereby, it is possible to accurately determine the snow cover of the solar panel and to quickly melt snow only when necessary, so that unnecessary operation of the pump can be eliminated, thereby further contributing to energy saving.
更に、例えば請求項5の発明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いながら、ソーラーパネルへの積雪も貯湯槽内の湯の熱を用いて行えるようになる。Further, for example, by driving the electric compressor with midnight power and storing hot water in the hot water storage tank as in the invention of claim 5, snow on the solar panel is also heated by hot water in the hot water storage tank while performing heating and hot water supply at low cost. It becomes possible to do using.
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solar power generation system 1 showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an electric block diagram of the solar power generation system.
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。   The solar power generation system 1 according to the embodiment includes a solar panel 20 that generates power by receiving sunlight as shown in FIG. 1, a refrigerant circuit 10 that includes an electric compressor 12 that is driven by the generated power of the solar panel 20, A brine circulation circuit 30 that circulates the brine heated by the heat pump effect of the refrigerant circuit 10 by the pump 37 and a hot water circuit 40 are configured.
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。   The solar panel 20 is installed in a place where the solar light is sufficiently applied, for example, on the roof of a building. And when solar panel 20 is irradiated with sunlight, the light energy of the said sunlight can be converted into electrical energy, and predetermined generated electric power can be obtained.
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。   On the other hand, the refrigerant circuit 10 is formed by pipe-connecting an electric compressor 12, a radiator 13, a capillary tube 16 (corresponding to a decompression device of the present invention), an evaporator 17 and the like in order. Further, the radiator 13 of the present embodiment includes a first heat exchanger 14 for heating a hot water tank 42 to be described later, and a second heat exchanger 15 provided so as to be able to exchange heat with the brine circulation circuit 30. The second heat exchanger 15 is arranged on the refrigerant downstream side of the first heat exchanger 14. That is, the inlet of the first heat exchanger 14 of the radiator 13 is connected to the discharge side pipe 12A of the electric compressor 12, and the outlet 14A of the first heat exchanger 14 is connected to the second heat. It is connected to the inlet of the exchanger 15. The piping 15A on the outlet side of the second heat exchanger 15 is connected to the inlet of the capillary tube 16, and the inlet of the evaporator 17 is connected to the piping 16A on the outlet side of the capillary tube 16. The evaporator 17 This constitutes an annular refrigerant cycle in which the outlet of the refrigerant returns to the electric compressor 12.
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。 Here, the refrigerant circuit 10 uses a carbon dioxide refrigerant (CO 2 ) that is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity as a refrigerant, and is used as a lubricating oil for the electric compressor 12. As the oil, for example, mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, PGA (polyalkylene glycol), POE (polyol ester) and the like are used.
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。   The brine circulation circuit 30 is filled with brine, which is a fluid heat medium such as water, antifreeze, or oil, and the meandering heating pipe 34 through which the brine circulates can exchange heat with the back side of the solar panel 20. Is provided. The brine pipe 20A on the outlet side of the solar panel 20 is provided with a pump 37 for circulating the brine in the brine circulation circuit 30, and the brine pipe 37A on the outlet side of the pump 37 is the second heat of the refrigerant circuit 10. It is connected to the exchanger 15 so that heat can be exchanged. And the piping which went out of the 2nd heat exchanger 15 is connected to the brine piping 37B of the entrance side of the solar panel 20, and comprises the brine circulation circuit 30 in which a brine circulates.
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。   Here, the second heat exchanger 15 can exchange heat between the serpentine refrigerant pipe through which the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10 flows and the serpentine brine pipe through which the brine in the brine circulation circuit 30 flows. It is formed in close contact with. In addition, the refrigerant flowing through the refrigerant pipe in the second heat exchanger 15 and the brine flowing through the brine pipe are opposed to each other. As described above, the second heat exchanger 15 is configured so that heat can be efficiently transferred from the refrigerant circuit 10 to the brine circulation circuit 30 by providing the refrigerant circuit 10 and the brine circulation circuit 30 so as to be able to exchange heat. is doing.
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。   The hot water circuit 40 circulates hot water heated by the heat pump effect of the refrigerant circuit 10 by the pump 47 as in the brine circulation circuit 30, and is a fluid heat medium (hereinafter referred to as water, antifreeze liquid, oil, etc.). (Explained in water) is enclosed. The hot water circuit 40 is formed so as to pass through the hot water tank 42. That is, a meandering hot water pipe 44 through which water circulates is provided so as to pass through the hot water tank 42, and the hot water pipe 44 is provided so that hot water enters the hot water tank 42 from the upper part and exits from the lower part. It is installed. A pump 47 for circulating water through the hot water circuit 40 is provided in the hot water pipe 42A on the outlet side connected to the lower part of the hot water tank 42. The hot water pipe 47A on the outlet side of the pump 47 is provided in the refrigerant circuit 10. The first heat exchanger 14 is connected to be able to exchange heat. The hot water pipe exiting the first heat exchanger 14 is connected to the hot water pipe 42B on the inlet side of the hot water tank 42, and the hot water pipe 42B is connected to the upper part of the hot water pipe 44 in the hot water tank 42 to be hot water. Constitutes a hot water circuit 40 in which the water circulates. That is, the refrigerant circuit 10 and the hot water circuit 40 are connected by the first heat exchanger 14 so that heat can be exchanged.
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。   The first heat exchanger 14 includes a meandering refrigerant pipe through which the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10 circulates and water in the hot water circuit 40 in the same manner as the second heat exchanger 15 and the brine circulation circuit 30. And a meandering hot water pipe that circulates in close contact with each other so as to allow heat exchange. And it becomes counterflow with the water which flows through the refrigerant | coolant piping in the 1st heat exchanger 14, and the water which flows through warm water piping. Thus, the 1st heat exchanger 14 is comprised so that heat can be efficiently passed from the refrigerant circuit 10 to the hot water circuit 40 by providing the refrigerant circuit 10 and the hot water circuit 40 so that heat exchange is possible. Yes.
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。   On the other hand, the solar power generation system 1 includes a microcomputer for controlling the operation of the electric compressor 12 of the refrigerant circuit 10, the pump 37 of the brine circulation circuit 30, and the pump 47 of the hot water circuit 40, as shown in FIG. A control device 60 is provided. Further, the control device 60 is connected to a snow cover detecting means described later. Furthermore, a temperature sensor (not shown) provided in the hot water tank 42 is also connected.
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。   The electric compressor 12 is connected to an indoor distribution board 70, and the solar panel 20 installed on the roof or the like is connected to the indoor distribution board 70 via a DC / AC converter 78. Furthermore, a system commercial AC power supply AC is connected to the indoor distribution board 70. This indoor distribution board 70 has a hot water tank 42 and lighting equipment, washing machine, microwave oven, oven, electric heater, air conditioner, heating equipment, electric fan, refrigerator, TV, video and other audio equipment, copy equipment, telephone or machine tool. An indoor load 74 made of electrical equipment such as is connected.
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。   This indoor distribution board 70 divides the interior of the house into a plurality of parts and supplies power in order to prevent the power supply of the whole indoor from stopping due to a large amount of power flowing through a part of the indoor distribution line, In order to prevent an electrical accident from occurring due to a large amount of power flowing through a part of an indoor distribution line, the appliance distributes the amount of power according to the location of use.
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。   Further, the solar panel 20 is provided with a large power generation capacity of about 3 kW to 5 kW or more, for example, which can cover the entire electric power used in the daytime in a general household such as the indoor load 74 and the solar power generation system 1. And since the electric power generated with the solar panel 20 is direct current (DC) electric power as already known, the DC / AC converter 78 for converting into electric power which can be used in a general home is provided, and this DC The / AC converter 78 is provided with an inverter device, a power adjustment device, and a grid interconnection protection device (these are not shown).
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。   The DC power generated by the solar panel 20 is converted into AC power by the inverter device of the DC / AC converter 78 and adjusted to a voltage (100 V or 200 V) and frequency (50 Hz or 60 Hz) that can be used in a general home. Is done. The converted electric power is divided by the indoor distribution board 70 and then supplied to the solar power generation system 1 and the indoor load 74. The DC / AC converter 78 converts DC power into frequency and voltage AC power that can be used in general households, since it is a well-known technique and will not be described in detail.
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。   In addition, the indoor distribution board 70 is provided with a power selling device (not shown) capable of selling the power generated by the solar panel 20 to the system commercial AC power supply AC. The surplus power generated by the solar panel 20 is generated when surplus power is generated in a state where the indoor load 74 (including the solar power generation system 1) is operated with the power generated by the solar panel 20. Electric power is supplied to the grid commercial AC power supply AC and sold to an electric power company.
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。   If the power generated by the solar panel 20 is insufficient, power is purchased from the system commercial AC power supply AC, and the indoor distribution board 70 is connected to the electric compressor 12, the pump 37, the pump 47, and the like of the solar power generation system 1. It will be supplied to the indoor load 74. Here, a technique for converting electric power generated by the solar panel 20 with an inverter and supplying it to the grid commercial AC power supply AC to buy and sell to an electric power company is a well-known technique and will not be described in detail. The power selling device may be provided on the indoor distribution board 70 or provided separately.
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。   Here, when the snow cover is detected on the solar panel 20 based on the output from the snow cover detecting means, the control device 60 operates the pump 37 of the brine circulation circuit 30 and the electric compressor 12 of the refrigerant circuit 10 to melt the snow. In such a case, the operation of the electric compressor 12 and the pump 37 is stopped.
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。   Further, the control device 60 operates the pump 47 of the hot water circuit 40 and the electric compressor 12 of the refrigerant circuit 10 when hot water is generated by flowing hot water into the hot water storage tank 42. When the hot water in the hot water tank 42 is heated to a predetermined temperature, the operation of the electric compressor 12 and the pump 47 is stopped. Note that the hot water storage operation is normally performed using late-night power. In addition, the control device 60 has a timer function, and the control device 60 starts a hot water storage operation at midnight by the timer.
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。   In addition, as a snow cover detection means for detecting snow cover of the solar panel 20, a method of detecting snow using a sensor such as a photo sensor, an infrared reflectometer, or a calorimeter (for example, installing a photo sensor on the solar panel 20, A method for controlling the operation of the solar power generation system 1 by detecting the diffracted and scattered light of the snow using a photosensor), a method for determining snow accumulation (snowfall) based on weather information provided through communication information such as the Internet, and power generation by the solar panel 20 A method of estimating snow accumulation from the amount and the temperature of the solar panel 20, a method of estimating from the heat balance of the solar panel 20, a method of determining from the temperature of the solar panel 20, or a combination of these methods to determine snowfall There are methods. Here, some of the methods described above will be described in detail below.
(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の温度を検出するパネル温度検出手段としての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、発電量検出手段にて検出されるソーラーパネル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。
(1) Snow Coverage Estimation from Solar Panel Power Generation and Solar Panel Temperature First, a method for estimating snow cover from the solar panel 20 power generation and solar panel 20 temperature will be described. In this case, the solar panel 20 is provided with a temperature sensor as a panel temperature detecting means for detecting the temperature of the solar panel 20, and the output of this temperature sensor is input to the control device 60. The control device 60 determines that the temperature of the solar panel 20 detected by the temperature sensor during a preset period (period in which snow is expected from the climate of the area where the solar power generation system 1 is used) is a predetermined temperature (for example, When the power generation amount of the solar panel 20 detected by the power generation amount detecting means decreases below a predetermined power generation amount, the snow melting operation of the solar power generation system 1 is started. The predetermined power generation amount described above is set based on the minimum power generation amount (cloudy day) of the solar panel 20 predicted when there is no snow. Further, the minimum power generation amount can be easily calculated by using a timer function built in the control device 60.
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。   On the other hand, when the temperature of the solar panel 20 detected by the temperature sensor rises to a predetermined temperature (for example, + 5 ° C.) and the power generation amount of the solar panel 20 exceeds the predetermined power generation amount described above, the control device 60. Shall stop the snow melting operation of the solar power generation system 1. Thereby, it is possible to accurately determine the snow cover of the solar panel 20 and quickly remove the snow melt.
(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。
(2) Snow Coverage Estimation from Solar Panel Heat Balance Next, a method for estimating from the heat balance of the solar panel 20 will be described. Also in this case, the solar panel 20 is provided with a temperature sensor that detects the temperature of the solar panel 20, and the output of the temperature sensor is input to the control device 60. The control device 60 determines that the temperature of the solar panel 20 detected by the temperature sensor during a preset period (period in which snow is expected from the climate of the area where the solar power generation system 1 is used) is a predetermined temperature (for example, When the temperature decreases to ± 0 ° C., snow melting operation for detecting snow accumulation is temporarily started.
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。   Then, the control device 60 determines the heating amount of the solar panel 20 and the solar panel 20 from the flow rate of the brine in the brine circulation circuit 30 and the temperature difference between the inlet and the outlet of the heating pipe 34 where the brine is installed in the solar panel 20. The heat balance is calculated from the temperature change and the presence or absence of snow is detected. That is, when the amount of heat exchange is large and the temperature rise of the solar panel 20 is small, it is determined that there is snow, and in this case, the snow melting operation is continued. Here, when there is no snow, there is no latent heat due to snow melting, so the amount of heat exchange is small and the temperature rise of the solar panel 20 is large. In this case, it is assumed that the control device 60 stops the snow accumulation operation.
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。   When it is determined that there is snow in the above and the snow melting operation is continued, the control device 60 periodically calculates the heat balance described above to detect the presence or absence of snow.
(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。
(3) Snow Coverage Estimation from Solar Panel Temperature Next, a method for judging from the temperature of the solar panel 20 will be described. Also in this case, the solar panel 20 is provided with a temperature sensor that detects the temperature of the solar panel 20, and the output of the temperature sensor is input to the control device 60. The control device 60 is configured so that the temperature of the solar panel 20 detected by the temperature sensor during a preset period (period in which snow is expected from the climate of the area where the solar power generation system 1 is used) is a predetermined temperature (for example, When the temperature falls to ± 0 ° C), the snow melting operation is started.
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。   When the temperature of the solar panel 20 detected by the temperature sensor rises to a predetermined temperature (for example, + 5 ° C.), the control device 60 stops the snow melting operation of the solar power generation system 1. This method can be performed with the simplest control as compared with each method described in detail above, and can also prevent snow accumulation.
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。   Next, the operation of the solar power generation system 1 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the refrigerant circuit 10, the brine circulation circuit 30, the solar panel 20, and the hot water circuit 40 are illustrated, and the system commercial AC power supply AC and the like are not illustrated.
(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。
(1) Driving at night (except in winter)
First, the solar power generation system 1 performs a hot water storage operation to the hot water storage tank 42 at night other than the winter season. The operation of the solar power generation system 1 in this case will be described with reference to FIG. Note that the arrows in FIG. 3 indicate the flow of carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10 and hot water in the hot water circuit 40 in this case. At night when the solar panel 20 cannot receive sunlight, the solar power generation system 1 and the indoor load 74 are driven by the system commercial AC power supply AC. That is, the solar power generation system 1 is driven using midnight power.
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。   Here, the control device 60 drives the electric compressor 12 and the pump 47 with the system commercial AC power source AC when the time set in advance by the timer function described above is reached. When the electric compressor 12 is driven, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 to high temperature and high pressure is discharged from the electric compressor 12 to the pipe 12A on the outlet side, and the first heat of the radiator 13 is discharged. It flows into the exchanger 14.
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。   At this time, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 is heated to about + 90 ° C., and is cooled by exchanging heat with water flowing through the hot water circuit 40 by the pump 47 in the first heat exchanger 14. The On the contrary, the water in the hot water circuit 40 is warmed to become hot water. Since the carbon dioxide refrigerant does not condense in the process of passing through the first heat exchanger 14 and remains supercritical, the heating ability of the water flowing in the hot water circuit 40 is extremely high.
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。   The hot water in the hot water circuit 40 warmed by the first heat exchanger 14 is circulated by the pump 47 and reaches the hot water storage tank 42. Then, the hot water flows into the meandering hot water pipe 44 provided in the hot water storage tank 42 from the upper part and flows to the lower part. During this process, the hot water in the hot water pipe 44 is cooled by exchanging heat with the water stored in the hot water tank 42. On the other hand, the water stored in the hot water tank 42 is warmed and becomes hot water. At this time, the hot water in the hot water circuit 40 is caused to flow from the upper part of the hot water storage tank 42, so that the temperature of the hot water on the upper side of the hot water storage tank 42 becomes higher and the temperature becomes lower as it goes down. Since the density of water is lower as the temperature is higher and the density is higher as the temperature is lower, the hot water in the hot water circuit 40 is caused to flow from the upper part of the hot water tank 42 to exchange heat with the water in the hot water tank 42. Thus, the temperature of the hot water stored in the upper part of the hot water tank 42 is high, and the temperature of the hot water decreases as it goes to the lower part. Thereby, high temperature water can be stored in the upper part in the hot water storage tank 42, and low temperature water can be stored in the lower part using a density difference.
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。   And when using the hot water in the hot water tank 42, the high temperature water above the hot water tank 42 and the low temperature water below are mixed to obtain a predetermined temperature, and then a water inlet (see FIG. (Not shown).
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。   On the other hand, the hot water of the hot water circuit 40 cooled in the hot water storage tank 42 is discharged from the hot water storage tank 42 and passes through the hot water pipe 42A connected to the lower portion, and then the carbon dioxide in the refrigerant circuit 10 in the first heat exchanger 14. The cycle is heated by exchanging heat with the refrigerant.
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。   On the other hand, the carbon dioxide refrigerant whose temperature has decreased due to heat dissipation in the first heat exchanger 14 exits the pipe 14 </ b> A on the outlet side of the first heat exchanger 14 and flows into the second heat exchanger 15. Here, since the pump 37 is not operated, the carbon dioxide refrigerant in the second heat exchanger 15 exits from the second heat exchanger 15 and enters the outlet side pipe 15 </ b> A without radiating heat. Then, the carbon dioxide refrigerant reaches the capillary tube 16 from the pipe 15 </ b> A and is decompressed there, and then flows into the evaporator 17. The carbon dioxide refrigerant that has flowed into the evaporator 17 evaporates and absorbs heat there to draw up heat from the outside air (heat pump effect), and is sucked into the electric compressor 12 and compressed, and then discharged again into the discharge-side pipe 12A. Repeat the cycle.
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。   Based on the output of a temperature sensor (not shown) provided in the hot water tank 42, the control device 60 raises the hot water in the hot water tank 42 to a predetermined temperature, and the hot water tank 42. When the amount of hot water in the inside reaches a predetermined required amount of hot water, the operation of the electric compressor 12 and the pump 47 is stopped. The required amount of hot water is an amount calculated from the daily usage by the control device 60. It should be noted that the required amount of hot water may be input and set to the control device 60 in advance.
(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。
(2) Winter Night Operation Next, the winter night operation of the solar power generation system 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the arrows indicate the flow of carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10, brine in the brine circulation circuit 30, and hot water in the hot water circuit 40 in this case. The solar power generation system 1 performs a snow accumulation prevention operation simultaneously with a hot water storage operation using late-night power during a preset winter season. The period is a period in which snow cover is predicted, for example, from December to March, based on the climate of the area where the solar power generation system 1 is used.
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。   The control device 60 drives the electric compressor 12, the pump 37, and the pump 47 with the system commercial AC power supply AC at a time set in advance by the timer function described above. When the electric compressor 12 is driven, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 to high temperature and high pressure is discharged from the electric compressor 12 to the pipe 12A on the outlet side, and the first heat of the radiator 13 is discharged. It flows into the exchanger 14.
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。   At this time, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 is heated to about + 90 ° C., and is cooled by exchanging heat with water flowing through the hot water circuit 40 by the pump 47 in the first heat exchanger 14. The On the contrary, the water in the hot water circuit 40 is warmed to become hot water. Since the carbon dioxide refrigerant does not condense in the process of passing through the first heat exchanger 14 and remains supercritical, the heating ability of the water flowing in the hot water circuit 40 is extremely high.
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。   The hot water in the hot water circuit 40 warmed by the first heat exchanger 14 is circulated by the pump 47 and reaches the hot water storage tank 42. Then, the hot water flows into the meandering hot water pipe 44 provided in the hot water storage tank 42 from the upper part and flows to the lower part. During this process, the hot water in the hot water pipe 44 is cooled by exchanging heat with the water stored in the hot water tank 42. On the other hand, the water stored in the hot water tank 42 is warmed and becomes hot water. At this time, hot water in the hot water circuit 40 is allowed to flow from the upper part of the hot water storage tank 42, so that hot water can be stored in the upper part of the hot water storage tank 42 and low temperature water can be stored in the lower part using the density difference as described above.
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。   And when using the hot water in the hot water tank 42, the high temperature water above the hot water tank 42 and the low temperature water below are mixed to obtain a predetermined temperature, and then a water inlet (see FIG. (Not shown).
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。   On the other hand, the hot water of the hot water circuit 40 cooled in the hot water storage tank 42 is discharged from the hot water storage tank 42 and passes through the hot water pipe 42A connected to the lower portion, and then the carbon dioxide in the refrigerant circuit 10 in the first heat exchanger 14. The cycle is heated by exchanging heat with the refrigerant.
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。   On the other hand, the carbon dioxide refrigerant whose temperature has decreased due to heat dissipation in the first heat exchanger 14 exits the pipe 14 </ b> A on the outlet side of the first heat exchanger 14 and flows into the second heat exchanger 15. Therefore, the second heat exchanger 15 is further cooled by exchanging heat with the brine flowing through the brine circulation circuit 30 by the pump 37. In the second heat exchanger 15, the temperature of the carbon dioxide refrigerant is lowered to about ± 0 ° C. Conversely, the brine in the brine circulation circuit 30 is warmed to about + 15 ° C. to + 17 ° C.
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。   The brine in the brine circulation circuit 30 warmed by the second heat exchanger 15 is circulated by the pump 37 to reach the solar panel 20. Then, the brine flows into the meandering heating pipe 34 disposed on the back side of the solar panel 20. Therefore, the solar panel 20 is heated. When the solar panel 20 is heated, it is possible to prevent snow accumulation on the solar panel 20. That is, when there is snow on the solar panel 20, the solar panel 20 can be heated to melt the snow before it accumulates. As described above, the brine circulation circuit 30 conveys heat from the second heat exchanger 15 of the radiator 13 of the refrigerant circuit 10 to the solar panel 20 and heats the solar panel 20 to accumulate snow on the solar panel 20. Can be prevented.
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。   The brine in the brine circulation circuit 30 cooled by the solar panel 20 exits the heating pipe 34 and enters the brine pipe 20A, and exchanges heat with the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10 in the second heat exchanger 15. Repeat the heating cycle.
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。   On the other hand, the carbon dioxide refrigerant that has radiated heat and decreased in temperature in the second heat exchanger 15 exits the pipe 15A on the outlet side of the second heat exchanger 15 and reaches the capillary tube 16, where it is decompressed, and then the evaporator 17 flows in. The carbon dioxide refrigerant that has flowed into the evaporator 17 evaporates and absorbs heat there to draw up heat from the outside air (heat pump effect), and is sucked into the electric compressor 12 and compressed, and then discharged again into the discharge-side pipe 12A. Repeat the cycle.
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。   As described above, the hot water storage tank 42 for storing hot water is provided, hot water is stored in the hot water storage tank 42 using heat from the first heat exchanger 14, and the solar panel 20 is heated by the heat from the second heat exchanger 15. By heating and preventing snow accumulation, the heat dissipation capability of the carbon dioxide refrigerant can be used effectively.
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。   In particular, since the second heat exchanger 15 is arranged on the refrigerant downstream side of the first heat exchanger 14, the temperature of the second heat exchanger 15 is reduced by the first heat exchanger 14. Since the refrigerant flows, the endothermic effect in the evaporator 17 is increased, and the heating capacity can be improved. In this case, by using the carbon dioxide refrigerant, sufficient heating capability can be obtained also in the second heat exchanger 15 on the downstream side of the refrigerant of the first heat exchanger 14.
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。   The temperature sensor provided in the hot water storage tank 42 is controlled when the hot water in the hot water storage tank 42 rises to a predetermined temperature set in advance and the amount of hot water in the predetermined hot water storage tank 42 reaches a predetermined required hot water amount. The device 60 stops the operation of the electric compressor 12, the pump 37, and the pump 47.
(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。
(3) Operation at the time of snow accumulation Next, when the snow accumulation is detected by the snow accumulation detecting means, the solar power generation system 1 performs the snow melting operation. The operation of the solar power generation system 1 in this case will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the arrows indicate the flow of the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10 and the brine in the brine circulation circuit 30 in this case. The solar power generation system 1 operates the solar power generation system 1 with the power generated by the solar panel 20 when the daytime sun is emitted, and only operates the indoor load 74 on the solar panel 20 with little sunlight. When sufficient power generation is not possible, the indoor load 74 is driven by the system commercial AC power supply AC.
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。   First, the control device 60 drives the electric compressor 12 and the pump 37 when detecting snow on the solar panel 20 based on the output from the above-described snow detection means. When the electric compressor 12 is driven, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 to high temperature and high pressure is discharged from the electric compressor 12 to the pipe 12A on the outlet side, and the first heat of the radiator 13 is discharged. It flows into the exchanger 14.
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。   Here, since the pump 47 of the hot water circuit 40 is not operated, the carbon dioxide refrigerant hardly dissipates heat in the first heat exchanger 14, and from the pipe 14 </ b> A on the outlet side of the first heat exchanger 14. It exits and flows into the second heat exchanger 15. At this time, the carbon dioxide refrigerant is heated to about + 90 ° C., and is cooled by exchanging heat with the brine flowing through the brine circulation circuit 30 by the pump 37 in the second heat exchanger 15. Conversely, the brine in the brine circulation circuit 30 is warmed. At this time, the carbon dioxide refrigerant does not condense in the process of passing through the second heat exchanger 15, remains supercritical, and does not decrease in temperature in the first heat exchanger 14. 15, the heating capacity of the brine flowing in the brine circulation circuit 30 is extremely high.
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。   The brine in the brine circulation circuit 30 warmed by the second heat exchanger 15 is circulated by the pump 37 to reach the solar panel 20. Then, the brine flows into the meandering heating pipe 34 disposed on the back side of the solar panel 20. Therefore, the solar panel 20 is heated, and the snow on the solar panel 20 is removed by melting snow. As described above, the brine circulation circuit 30 conveys heat from the second heat exchanger 15 of the radiator 13 of the refrigerant circuit 10 to the solar panel 20 and heats the solar panel 20 to accumulate snow on the solar panel 20. Snow can be removed.
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。   In this case, the heat from the second heat exchanger 15 of the refrigerant circuit 10 is transferred to the solar panel 20 by the brine circulation circuit 30 as in the present invention, so that the power consumption is suppressed as much as possible and the snow on the solar panel 20 is accumulated. Can be thawed and removed.
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。   In particular, the refrigerant circuit 10 uses carbon dioxide as a refrigerant and is operated in a supercritical state, so that the refrigerant does not condense in the radiator 13, and thus the heat exchange capability becomes very high. Thereby, a highly efficient heat pump effect can be exhibited and snow melting efficiency improves remarkably.
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。   The brine in the brine circulation circuit 30 cooled by the solar panel 20 exits the heating pipe 34 and enters the brine pipe 20A, and exchanges heat with the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10 in the second heat exchanger 15. And repeat the warmed cycle.
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。   On the other hand, the carbon dioxide refrigerant that has radiated heat and decreased in temperature in the second heat exchanger 15 exits the pipe 15A on the outlet side of the second heat exchanger 15 and reaches the capillary tube 16, where it is decompressed, and then the evaporator 17 flows in. The carbon dioxide refrigerant that has flowed into the evaporator 17 evaporates and absorbs heat there to draw up heat from the outside air (heat pump effect), and is sucked into the electric compressor 12 and compressed, and then discharged again into the discharge-side pipe 12A. Repeat the cycle.
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。   As described above, during the snow melting operation, the operation of the pump 37 of the hot water circuit 30 is not performed, and the second heat exchanger 15 is in the first heat exchanger 14 with almost no heat radiation of the carbon dioxide refrigerant. By making it flow in, in the 2nd heat exchanger 15, it becomes possible to fully heat a brine.
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。   When it is detected that the snow on the solar panel 20 has been removed from the snow by the output from the above-described snow detection means, the control device 60 stops the operation of the electric compressor 12 and the pump 37.
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。   In this way, the brine circulation circuit 30 is provided in the solar panel 20 and the second heat exchanger 15 of the refrigerant circuit 10 so as to be able to exchange heat, and when the snow is detected based on the output of the snow cover detection means, the control device 60 If the electric compressor 12 and the pump 37 are driven to operate the electric compressor 12 and the pump 37 only when necessary, energy saving is achieved by eliminating unnecessary operation of the electric compressor 12 and the pump 37. Will be able to contribute.
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。   In FIG. 1, a brine pipe (broken line 70) as shown by a broken line is provided in the brine circulation circuit 30, and the brine pipe 70 is laid on a roof or a road so that Not only snow but also snow accumulated on the roof or road can be melted.
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。   Further, as indicated by a broken line in the brine circulation circuit 30 (broken line 80), the bypass circuit bypasses the second heat exchanger 15 and the evaporator 17 and the pipe are arranged so as to be able to exchange heat, and the bypass circuit. 80 and an electromagnetic valve 82 for controlling the flow of the refrigerant to the second heat exchanger 15. In winter, the electromagnetic valve 82 causes the refrigerant to flow to the second heat exchanger 15, and the brine is used as the second heat exchanger 15. The above-described operation of heating by exchanging heat with the refrigerant flowing through the heat exchanger 15 is performed, and in summer, the refrigerant flow into the second heat exchanger 15 is blocked by the electromagnetic valve 82 and the refrigerant is supplied to the bypass circuit 80. The solar panel 20 can be cooled by supplying heat to the refrigerant flowing through the evaporator 17 and cooling it by cooling, and sending the cooled brine to the solar panel 20. As a result, the power generation efficiency can be improved.
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。   When water is used as the fluid heat medium sealed in the hot water circuit 40 as in the present embodiment, the water (warm water) in the hot water storage tank 42 is directly circulated to circulate in the hot water circuit 40 and the first heat. The exchanger 14 may exchange heat with the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 10. In this case, the hot water pipe 42B of the hot water circuit 40 is connected to the upper part in the hot water tank 42 as in this embodiment, and the hot water heated by the first heat exchanger 14 is caused to flow from the upper part of the hot water tank 42. At the same time, the hot water pipe 42A is connected to the lower part of the hot water tank 42, and the hot water stored in the lower part of the hot water tank 42 is caused to flow to the first heat exchanger 14, so that the upper part of the hot water tank 42 is utilized by utilizing the density difference. It is possible to store hot water at the bottom and cool water at the bottom.
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。   Next, FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a solar power generation system 100 according to another embodiment of the present invention. In addition, what attached | subjected the code | symbol same as FIG. 1 thru | or FIG. 5 shall have the same or similar effect.
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。   In FIG. 6, reference numeral 100 denotes a solar power generation system in this case. The solar panel 20, the refrigerant circuit 110 including the electric compressor 12 driven by the generated power of the solar panel 20, the brine circulation circuit 130, the first The warm water circuit 140 and the second warm water circuit 145 are configured.
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。   The refrigerant circuit 110 includes a radiator 13 connected to a pipe 12A on the outlet side of the electric compressor 12, and a capillary tube 16 connected to a pipe 13A on the outlet side of the radiator 13 (corresponding to the decompression device of the present invention). And an evaporator 17 connected to the piping 16 </ b> A on the outlet side of the capillary tube 16, and an annular refrigerant cycle in which the outlet of the evaporator 17 returns to the electric compressor 12 is configured. The heat radiator 13 is a heat exchanger for heating the hot water storage tank 42, and has a meandering shape in which the refrigerant in the refrigerant circuit 110 circulates and a meandering shape in which the hot water in the first hot water circuit 140 described later circulates. The hot water pipe is closely fixed so that heat exchange is possible. Moreover, the refrigerant | coolant which flows through the refrigerant | coolant piping in the radiator 13, and the hot water which flows through a warm water piping become a counterflow. As described above, the radiator 13 is configured so that heat can be efficiently transferred from the refrigerant circuit 110 to the first hot water circuit 140 by providing the refrigerant circuit 110 and the first hot water circuit 140 so that heat can be exchanged. is doing.
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。 The refrigerant circuit 110 uses carbon dioxide refrigerant (CO 2 ) as the refrigerant in the same manner as in the above embodiment, and the oil as the lubricating oil of the electric compressor 12 is, for example, mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil. , Ether oil, ester oil, PAG (polyalkylene glycol), POE (polyol ester) and the like are used.
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。   The first hot water circuit 140 described above circulates hot water heated by the heat pump effect of the refrigerant circuit 110 by the pump 47, and is a fluid heat medium such as water, antifreeze, or oil (hereinafter referred to as water). ) Is enclosed. The first hot water circuit 140 is formed so as to pass through the hot water tank 42.
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。   That is, a meandering hot water pipe 44 through which water circulates is provided so as to pass through the hot water tank 42, and the hot water pipe 44 is provided so that hot water enters the hot water tank 42 from the upper part and exits from the lower part. It is installed. A pump 47 for circulating water through the first hot water circuit 140 is provided in the hot water pipe 42A on the outlet side connected to the lower part of the hot water storage tank 42. The hot water pipe 47A on the outlet side of the pump 47 is It is connected to the radiator 13 of the refrigerant circuit 110 so that heat can be exchanged. The hot water pipe exiting the radiator 13 is connected to the hot water pipe 42B on the inlet side of the hot water tank 42, and the hot water pipe 42B is connected to the upper part of the hot water pipe 44 in the hot water tank 42 to circulate the hot water. 1 hot water circuit 140 is configured. That is, the refrigerant circuit 110 and the hot water circuit 140 are connected so as to be able to exchange heat with the radiator 13 as described above.
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。   The brine circulation circuit 130 is filled with brine, which is a fluid heat medium such as water, antifreeze, or oil, and a meandering heating pipe 34 through which the brine circulates is provided on the back side of the solar panel 20 so that heat can be exchanged. ing. The brine pipe 20A on the outlet side of the solar panel 20 is provided with a pump 37 for circulating the brine in the brine circulation circuit 130. The brine pipe 37A on the outlet side of the pump 37 is heated by the second hot water circuit 145. It is connected to the exchanger 147 so that heat can be exchanged. And the piping which went out of the heat exchanger 147 is connected to the brine piping 37B of the entrance side of the solar panel 20, and comprises the brine circulation circuit 130 in which a brine circulates.
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。   Here, the heat exchanger 147 of the second hot water circuit 145 has a meandering hot water pipe through which the hot water of the second hot water circuit 145 flows and a meandering pipe through which the brine in the brine circulation circuit 130 flows. It is formed in close contact with heat exchange. Moreover, the hot water which flows through the hot water piping in the heat exchanger 147 and the brine which flows through the piping become an opposite flow. Thus, the heat exchanger 147 can efficiently transfer heat from the second hot water circuit 145 to the brine circulation circuit 130 by providing the second hot water circuit 145 and the brine circulation circuit 130 so as to be able to exchange heat. It is configured as follows.
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。   On the other hand, the above-described second hot water circuit 145 circulates hot water heated in the hot water storage tank 42 by a pump 148, and encloses a fluid heat medium such as water, antifreeze liquid, or oil (hereinafter described as water). Has been. The second hot water circuit 145 is formed so as to pass through the hot water tank 42.
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。   That is, a meandering hot water pipe 144 through which water circulates is provided so as to pass through the inside of the hot water tank 42, and the hot water flows into the hot water tank 42 from the lower part and the pipe is connected to flow upward. It is installed. The refrigerant pipe 147A on the outlet side of the heat exchanger 147 is provided with a pump 148 for circulating water through the second hot water circuit 145, and the hot water pipe 146A on the outlet side of the pump 148 is provided in the hot water storage tank 42. It is connected to the lower part of the provided hot water pipe 144. Further, the hot water pipe 146B connected to the upper part of the hot water pipe 144 is connected to the heat exchanger 147, and constitutes a second hot water circuit 145 in which the hot water circulates. And the 2nd warm water circuit 145 and the brine circulation circuit 130 are connected by the heat exchanger 147 so that heat exchange is possible.
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。   The hot water pipe 146A of the second hot water circuit 145 is provided with a temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of the water cooled by the heat exchanger 147 and entering the hot water storage tank 42. The temperature sensor is connected to the control device 160. The control device 160 controls the operation of the pump 148 so that the temperature of water detected by the temperature sensor becomes a predetermined temperature.
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。   As shown in FIG. 2, the solar power generation system 100 according to the present embodiment includes the electric compressor 12 of the refrigerant circuit 110, the pump 37 of the brine circulation circuit 130, and the pump of the first hot water circuit 140, as shown in FIG. 47 and a control device 160 composed of a microcomputer for controlling the operation of the pump 148 of the second hot water circuit 145 is provided. The controller 160 is connected to the temperature sensor provided in the snow detection means and the hot water storage tank 42, the temperature sensor provided in the hot water pipe 146A of the second hot water circuit 145, and the like as in the above embodiment. Based on these outputs, the operation of the electric compressor 12, the pump 37, the pump 47, and the pump 148 described above is controlled. Other configurations are the same as those in the above embodiment, and are omitted.
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。   Next, the operation of the solar power generation system 100 with the above configuration will be described.
(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。
(1) Night driving (all seasons)
First, the operation of the solar power generation system 100 during nighttime hot water storage operation will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the arrows indicate the flow of the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 110 and the hot water in the first hot water circuit 140 in this case. At night when the solar panel 20 cannot receive sunlight, the solar power generation system 1 and the indoor load 74 are driven by the system commercial AC power supply AC. That is, the solar power generation system 100 is driven using midnight power.
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。   Here, a timer function (not shown) is built in the control device 160 as in the above embodiment, and the control device 160 is electrically compressed by the system commercial AC power source AC when the time preset by the timer is reached. The machine 12 and the pump 47 are driven. When the electric compressor 12 is driven, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 and having a high temperature and high pressure is discharged from the electric compressor 12 to the pipe 12A on the outlet side and flows into the radiator 13.
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。   At this time, the carbon dioxide refrigerant compressed by the electric compressor 12 is heated to about + 90 ° C., and is cooled by exchanging heat with water flowing through the first hot water circuit 140 by the pump 47 in the radiator 13. . On the contrary, the water in the first hot water circuit 140 is warmed to become hot water. Since the carbon dioxide refrigerant does not condense in the process of passing through the radiator 13 and remains supercritical, the heating ability of the water flowing in the first hot water circuit 140 is extremely high.
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。   The hot water in the first hot water circuit 140 heated by the radiator 13 is circulated by the pump 47 and reaches the hot water storage tank 42. Then, the hot water flows into the meandering hot water pipe 44 provided in the hot water storage tank 42 from the upper part and flows to the lower part. During this process, the hot water in the hot water pipe 44 is cooled by exchanging heat with the water stored in the hot water tank 42. On the other hand, the water stored in the hot water tank 42 is warmed and becomes hot water. At this time, the hot water in the hot water circuit 40 is caused to flow from the upper part of the hot water storage tank 42, so that the temperature of the hot water on the upper side of the hot water storage tank 42 becomes higher and the temperature becomes lower as it goes down. Since the density of water is lower as the temperature is higher and the density is higher as the temperature is lower, the hot water in the hot water circuit 40 is caused to flow from the upper part of the hot water tank 42 to exchange heat with the water in the hot water tank 42. Thus, the temperature of the hot water stored in the upper part of the hot water tank 42 is high, and the temperature of the hot water decreases as it goes to the lower part. Thereby, high temperature water can be stored in the upper part in the hot water storage tank 42, and low temperature water can be stored in the lower part using a density difference.
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。   And when using the hot water in the hot water tank 42, the high temperature water above the hot water tank 42 and the low temperature water below are mixed to obtain a predetermined temperature, and then a water inlet (see FIG. (Not shown).
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。   On the other hand, the hot water in the first hot water circuit 140 cooled in the hot water storage tank 42 is discharged from the hot water storage tank 42 and passes through a hot water pipe 42A connected to the lower portion, and then the carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit 110 in the radiator 13. Repeat the heat exchange cycle.
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。   On the other hand, the carbon dioxide refrigerant whose temperature has been reduced by releasing heat from the radiator 13 exits from the piping 13A on the outlet side of the radiator 13, reaches the capillary tube 16, is decompressed there, and then flows into the evaporator 17. The carbon dioxide refrigerant that has flowed into the evaporator 17 evaporates and absorbs heat there to draw up heat from the outside air (heat pump effect), and is sucked into the electric compressor 12 and compressed, and then discharged again into the discharge-side pipe 12A. Repeat the cycle.
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。   Note that, based on the output of a temperature sensor (not shown) provided in the hot water storage tank 42, the controller 160 causes the hot water in the hot water storage tank 42 to rise to a predetermined temperature, and the predetermined hot water storage. When the amount of hot water in the tank 42 reaches a predetermined required amount of hot water, the control device 160 stops the operation of the electric compressor 12 and the pump 47. The required amount of hot water is an amount calculated from the daily usage by the control device 160. It should be noted that the necessary amount of hot water may be input and set to the control device 160 in advance.
(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。
(2) Operation during snow accumulation Next, the operation of the solar power generation system 100 during snow melting operation when snow accumulation is detected by the snow accumulation detecting means will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the arrows indicate the flow of the brine in the brine circulation circuit 130 and the water in the second hot water circuit 145 in this case. The solar power generation system 100 operates the solar power generation system 1 with the power generated by the solar panel 20 when the daytime sun is emitted, and only operates the indoor load 74 with the solar panel 20 with little sunlight. When sufficient power generation is not possible, the indoor load 74 is driven by the system commercial AC power supply AC.
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。   First, the control device 160 drives the pump 37 and the pump 148 when detecting snow accumulation on the solar panel 20 based on the output from the above-described snow accumulation detecting means. In this case, as described above, the control device 160 causes the temperature of the water entering the hot water storage tank 42 detected by the temperature sensor (not shown) provided in the hot water pipe 146A of the second hot water circuit 145 to be a predetermined temperature. The operation of the pump 148 is controlled. Then, the water in the second hot water circuit 145 is circulated by the pump 148 and reaches the hot water tank 42. At this time, the hot water flows into the meandering hot water pipe 144 provided in the hot water storage tank 42 from the lower part and flows upward. In this process, the water in the hot water pipe 144 is heated by the hot water storage operation described above, heated by exchanging heat with the hot water in the hot water tank 42, and becomes hot water. Here, the water in the second hot water circuit 145 cooled by the heat exchanger 147 flows in from the lower part of the hot water storage tank 42, and heat exchange with the hot water in the hot water storage tank 42 is performed. The hot water stored in the tank has a low temperature, and the temperature goes higher as it goes up. Accordingly, it is possible to maintain a state in which high temperature water is stored in the upper part and low temperature water is stored in the lower part using the above-described density difference.
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。   On the other hand, the water (hot water) of the second hot water circuit 145 heated in the hot water tank 42 flows out of the hot water tank 42 and flows into the heat exchanger 147 through the hot water pipe 146B connected to the upper part of the hot water pipe 144. Therefore, the heat exchanger 147 is cooled by exchanging heat with the brine flowing through the brine circulation circuit 130 by the pump 37. Conversely, the brine in the brine circulation circuit 130 is warmed.
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。   The brine in the brine circulation circuit 130 heated by the heat exchanger 147 is circulated by the pump 37 to reach the solar panel 20. Then, the brine flows into the meandering heating pipe 34 disposed on the back side of the solar panel 20. Therefore, the solar panel 20 is heated, and the snow on the solar panel 20 is removed by melting snow. In this way, the brine circulation circuit 130 heats the hot water storage tank 42 by the radiator 13 of the refrigerant circuit 110, and heat exchange between the hot water in the hot water storage tank 42 and the brine circulation circuit 130 is performed via the second hot water circuit 145. By providing it as possible, heat can be conveyed to the solar panel 20, and by heating the solar panel 20, snow accumulation on the solar panel 20 can be removed by melting snow.
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。   In particular, as in this embodiment, the electric compressor 12 is driven by late-night power to store hot water in the hot water storage tank 42, so that the snow on the solar panel 20 can also be heated in the hot water storage tank 42 while heating and hot water supply are inexpensive. It will be possible to use this heat.
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。   The brine of the brine circulation circuit 130 cooled by the solar panel 20 exits from the heating pipe 34 and enters the brine pipe 20A, and is heated by heat exchange with the second hot water circuit 145 hot water in the heat exchanger 147. Repeat cycle.
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。   On the other hand, the hot water in the second hot water circuit 145 whose temperature has decreased due to heat exchange with brine in the heat exchanger 147 passes from the hot water pipe 147 on the outlet side of the heat exchanger 147 through the hot water pipe 146A to the hot water pipe in the hot water tank 42. 144, and a cycle in which heat is exchanged with hot water stored in the hot water storage tank 42 to be warmed is repeated.
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。   When it is detected that the snow on the solar panel 20 has been removed by the output from the above-described snow cover detection means, the control device 160 stops the operation of the pump 37 and the pump 148.
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。   Thus, based on the detection from the snow detection means, the control device 160 can drive the pump 37 of the brine circulation circuit 130 and the pump 148 of the second hot water circuit 145 only when snow is necessary. This makes it possible to contribute to energy saving by eliminating the operation of the pump 37 and the pump 148.
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。   When water is used as the fluid heat medium sealed in the first hot water circuit 140 and the second hot water circuit 145 as in the above embodiment, the water (hot water) in the hot water storage tank 42 is directly flowed to each hot water circuit. 140 and 145 may be circulated. In this case, the hot water circulating in the first hot water circuit 140 flows in the hot water tank 42 from the upper part to the lower part, and the hot water circulating in the second hot water circuit 145 flows in the hot water tank 42 from the lower part to the upper part. As described above, it is possible to store hot water in the upper part of the hot water storage tank 42 and cool water in the lower part using the density difference.
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。   In each of the above embodiments, a capillary tube is used as the decompression device of the present invention. However, as the decompression device, for example, an electronic expansion valve, an automatic temperature expansion valve, a pressure adjustment valve, or the like can be used. However, the present invention is not limited to the examples.
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。   Moreover, in each said Example, although the heat radiator 13 (1st heat exchanger 14, 2nd heat exchanger 15) and the heat exchanger 147 were set as the structure which fixes piping tightly, for example, the said heat radiator 13 (first heat exchanger 14, second heat exchanger 15) and heat exchanger 147 may be configured by a heat exchanger such as a double-pipe heat exchanger or a plate heat exchanger. Absent. Furthermore, the pipes of these heat exchangers can be used in various forms such as a meandering shape, a coil shape, and a spiral shape, and the type and shape of the heat exchanger are not limited to the embodiments.
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。It is a schematic block diagram of the solar power generation system of the Example of this invention. 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。It is a block diagram of the electric circuit regarding the solar power generation system of FIG. 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。It is a figure which shows the flow of the refrigerant | coolant of a refrigerant circuit at the time of the hot water storage operation of the solar power generation system of FIG. 1, and the flow of hot water of a hot water circuit. 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。It is a figure which shows the flow of the refrigerant | coolant of a refrigerant circuit, the flow of warm water of a warm water circuit, and the flow of the brine of a brine circulation circuit at the time of the hot water storage operation of the solar power generation system of FIG. 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。It is a figure which shows the flow of the refrigerant | coolant of a refrigerant circuit at the time of the snow melting operation of the solar power generation system of FIG. 1, and the flow of the brine of a brine circulation circuit. 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。It is a schematic block diagram of the solar power generation system of the other Example of this invention. 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。It is a figure which shows the flow of the refrigerant | coolant of a refrigerant circuit at the time of the hot water storage operation of the solar power generation system of FIG. 6, and the flow of the warm water of a 1st hot water circuit. 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。It is a figure which shows the flow of the warm water of the 2nd warm water circuit at the time of snow melting operation of the solar power generation system of FIG. 6, and the flow of the brine of a brine circulation circuit.
符号の説明Explanation of symbols
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Solar power generation system 10,110 Refrigerant circuit 12 Electric compressor 13 Radiator 14 1st heat exchanger 15 2nd heat exchanger 16 Capillary tube 17 Evaporator 20 Solar panel 30, 130 Brine circulation circuit 34 Heating piping 37, 47, 148 Pump 40 Hot water circuit 42 Hot water storage tank 60, 160 Control device 140 First hot water circuit 145 Second hot water circuit

Claims (5)

  1. 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ことにより、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ブライン循環回路と、前記ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、前記ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、前記発電量検出手段と前記パネル温度検出手段の出力に基づき、前記電動圧縮機及び前記ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、
    該制御装置は、前記発電量検出手段が検出する前記ソーラーパネルの発電量と、前記パネル温度検出手段が検出する前記ソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、
    該ソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、前記電動圧縮機及びポンプを駆動することを特徴とするソーラー発電システム。
    A solar panel for solar power generation, electric compressor, a radiator, made by pipe connections to sequentially ring the pressure reducing unit and an evaporator, to circulate a refrigerant circuit formed by circulating a carbon dioxide refrigerant, a brine by the pump A brine circulation circuit for conveying heat from the radiator of the refrigerant circuit to the solar panel, a power generation amount detection means for detecting the power generation amount of the solar panel, and a panel temperature detection means for detecting the temperature of the solar panel. And a control device for controlling the operation of the electric compressor and the pump based on the output of the power generation amount detection means and the panel temperature detection means ,
    The controller estimates the amount of snow generated on the solar panel from the amount of power generated by the solar panel detected by the power generation amount detecting means and the temperature of the solar panel detected by the panel temperature detecting means,
    When it is estimated that there is snow on the solar panel, the electric compressor and the pump are driven .
  2. 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。   2. The solar power generation system according to claim 1, wherein the brine circulation circuit is provided so that heat exchange is possible between the solar panel and the radiator of the refrigerant circuit.
  3. 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のソーラー発電システム。 A hot water storage tank is provided for storing hot water, and the radiator is composed of a first heat exchanger for heating the hot water storage tank and a second heat exchanger provided so as to be able to exchange heat with the brine circulation circuit. The solar power generation system according to claim 2, wherein the second heat exchanger is disposed on the refrigerant downstream side of the first heat exchanger .
  4. 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、該冷媒回路の放熱器により加熱され、湯を貯留する貯湯槽と、該貯湯槽内の湯と熱交換可能に設けられ、ポンプによりブラインを循環することにより、熱を前記ソーラーパネルに搬送するブライン循環回路と、前記ソーラーパネルの発電量を検出する発電量検出手段と、前記ソーラーパネルの温度を検出するパネル温度検出手段と、前記発電量検出手段と前記パネル温度検出手段の出力に基づき、前記ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、
    該制御装置は、前記発電量検出手段が検出する前記ソーラーパネルの発電量と、前記パネル温度検出手段が検出する前記ソーラーパネルの温度から当該ソーラーパネルへの積雪を推定すると共に、
    該ソーラーパネルへの積雪が有ると推定される場合、前記ポンプを駆動することを特徴とするソーラー発電システム。
    A solar panel that performs solar power generation, an electric compressor, a radiator, a decompression device, and an evaporator are sequentially connected in a circular pipe, and a refrigerant circuit that circulates carbon dioxide refrigerant, and a radiator of the refrigerant circuit A hot water storage tank that is heated and stores hot water, a brine circulation circuit that is provided so as to be able to exchange heat with the hot water in the hot water storage tank, and circulates the brine by a pump, thereby conveying heat to the solar panel, and the solar panel A power generation amount detection means for detecting the power generation amount of the solar panel, a panel temperature detection means for detecting the temperature of the solar panel, and a control for controlling the operation of the pump based on the outputs of the power generation amount detection means and the panel temperature detection means With the device,
    The controller estimates the amount of snow generated on the solar panel from the amount of power generated by the solar panel detected by the power generation amount detecting means and the temperature of the solar panel detected by the panel temperature detecting means,
    The solar power generation system , wherein the pump is driven when it is estimated that there is snow on the solar panel .
  5. 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4のソーラー発電システム。 The solar power generation system according to claim 4 , wherein the electric compressor is driven by midnight power to store hot water in the hot water storage tank .
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