JP6329347B2 - 太陽エネルギー利用システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽エネルギー利用システムの技術に関する。

従来、太陽光を受けて発電可能な発電部と、前記発電部の熱を集熱可能な集熱部と、湯を貯えることができる貯湯槽と、を有し、前記集熱部で集熱された熱を前記貯湯槽へと伝熱し、当該伝熱した熱により前記貯湯槽に貯えられた湯を加熱可能な太陽エネルギー利用システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の太陽エネルギー利用システム（ハイブリッドシステム）は、太陽光を受けて発電可能な発電部（太陽光発電装置）と、前記発電部の熱を集熱可能な集熱部（太陽熱集熱器）と、湯を貯えることができる貯湯槽（貯湯タンク）と、を有し、前記集熱部で集熱された熱を前記貯湯槽へと伝熱し、当該伝熱した熱により前記貯湯槽に貯えられた湯を加熱可能に構成される。

また、前記特許文献１に記載の太陽エネルギー利用システムは、大気圧を用いて天候予測を行うと共に、過去の実績等を反映させて当該天候予測の精度を向上させている。そして、例えば翌日の天候予測が雨である場合、集熱される熱の量（集熱量）が少ないと予測されるため、比較的安価な料金体系である深夜電力を使用して貯湯槽に貯えられた湯を加熱する。

このように、前記特許文献１に記載の太陽エネルギー利用システムは、天候予測の精度を向上させることにより、ランニングコストの低減を図ることができる。

しかしながら、前記特許文献１に記載の太陽エネルギー利用システムは、例えば天候が雨である場合、貯湯槽に貯えられた湯と集熱部で集熱された熱との温度差が発生しにくいため、当該集熱部で集熱が行われないことがあり非効率である等、天候に応じて発電部による発電及び集熱部による集熱が非効率となることがあり不都合である。

特開２０１３−５３８０５号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする問題は、天候に応じて発電部による発電及び集熱部による集熱を効率よく行うことができる太陽エネルギー利用システムを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、太陽光を利用して発電可能な発電部と、前記発電部の熱を集熱可能な集熱部と、湯を貯えることができる貯湯槽と、前記集熱部と前記貯湯槽とを循環して伝熱媒体が流通可能な循環配管と、前記循環配管に前記伝熱媒体を流通させる媒体流通手段と、を有し、前記集熱部で集熱した熱を前記伝熱媒体により前記貯湯槽へと伝熱し、当該伝熱した熱により前記貯湯槽に貯えられた湯を加熱可能な太陽エネルギー利用システムであって、天候情報を取得する天候情報取得手段と、前記媒体流通手段を制御して前記伝熱媒体の流量を調整可能な制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記天候情報を含んだ所定情報に基づいて一定の期間の前記伝熱媒体の流量の計画を作成し、当該計画に基づいて前記伝熱媒体の流量を調整し、前記計画において、前記一定の期間を複数の時間帯に分け、前記所定情報に基づいて時間帯ごとに複数のモードを設定し、前記複数のモードには、前記天候情報が前記集熱部による集熱が期待できないと予測される第一の天候を示す場合に設定される第一モードと、前記天候情報が前記集熱部による集熱量が前記第一の天候よりも多いと予測される第二の天候を示す場合に設定される第二モードと、前記天候情報が前記集熱部による集熱量が前記第一の天候よりも多いが前記第二の天候よりも少ないと予測される第三の天候を示す場合に設定される第三モードと、が含まれ、前記制御装置は、前記第一モードが設定された時間帯においては、前記伝熱媒体の流量を０に設定し、前記第二モードが設定された時間帯においては、前記伝熱媒体の流量を第一の値に設定し、前記第三モードが設定された時間帯においては、前記伝熱媒体の流量を前記第一の値以下である第二の値に設定するものである。

請求項２においては、季節情報を取得する季節情報取得手段を具備し、前記所定情報には、前記季節情報取得手段により取得された季節情報が含まれ、前記制御装置は、前記季節情報が夏期である場合には、前記第二の値が前記第一の値よりも少なくなるように設定し、前記季節情報が冬期である場合には、前記第二の値が前記第一の値と同一となるように設定するものである。

請求項３においては、前記発電部の温度及び前記貯湯槽に貯えられた湯の温度を検出する温度検出部を有し、前記制御装置は、前記温度検出部の検出結果を常時モニタリングするモニタリング機能を有すると共に、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通の開始及び／又は停止を制御し、前記制御装置は、前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通態様が予め設定された複数のモードを有し、前記モードごとに、前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通を開始及び／又は停止させるための温度閾値が設定されるものである。

請求項４においては、前記のモニタリング機能は、オンオフ切り換え可能であるものである。

請求項５においては、前記制御装置は、前記計画を作成した後、新たに前記所定情報を取得した場合、前記作成した計画を破棄して新たな計画を作成するものである。

請求項６においては、前記天候情報として、日射量に関する情報と、降水確率に関する情報と、天気予報に関する情報と、を優先順位を付けて使用するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、天候に応じて発電部による発電及び集熱部による集熱を効率よく行うことができる。

請求項２においては、天候及び季節に応じて発電部による発電及び集熱部による集熱を効率よく行うことができる。

請求項３においては、複数のモードを使用して、発電部による発電及び集熱部による集熱を効率よく行うことができる。

請求項４においては、適宜にモニタリング機能をオフに切り換えることにより、待機電力を削減することができる。

請求項５においては、常に精度の高い情報を使用することにより、天候に応じて発電部による発電及び集熱部による集熱を効率よく行うことができる。

請求項６においては、種々の情報に優先順位を付けて使用することにより、天候に応じて発電部による発電及び集熱部による集熱を効率よく行うことができる。

本発明の一実施形態に係るシステムの構成を示したブロック図。 同じく、流量計画の一例を示した図。 同じく、制御装置による運転モード設定処理を示したフローチャート。 同じく、日射量の予測データを使用した運転モードの設定の処理を示したフローチャート。 同じく、降水確率のデータを使用した運転モードの設定の処理を示したフローチャート。 同じく、天気予報のデータを使用した運転モードの設定の処理を示したフローチャート。 同じく、制御装置による運転モード実行処理を示したフローチャート。

以下では、図１を用いて、本発明に係る太陽エネルギー利用システムの一実施形態に係るシステム１について説明する。

システム１は、住宅等に設けられるものであり、太陽エネルギーを利用して発電された電力や、集熱された熱を当該住宅で使用するためのシステムである。システム１は、図１に示すように、主として、発電部１０と、集熱部２０と、貯湯槽３０と、循環配管４０と、ポンプ５０と、温度検出センサ６０と、制御装置７０と、を具備する。

発電部１０は、太陽光を利用して発電するものである。発電部１０は、略平板状に形成された太陽電池パネル（以下では、単に「パネル１１」と称する。）等により構成される。発電部１０は、例えば住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。発電部１０は、太陽光の日射量や当該発電部１０の状態（例えば、当該発電部１０の温度）等に応じて所定電力量の電力を発電することができる。

集熱部２０は、発電部１０の熱を集熱するものである。集熱部２０は、略平板状に形成された透明多孔室断熱材及び選択吸収膜等により構成される。集熱部２０は、発電部１０の下側面（太陽と対向しない側の面）と対向して配置され、当該発電部１０と略一体的に形成される。集熱部２０の内部には、伝熱媒体が流通可能な配管（不図示）が配設される。集熱部２０は、前記配管を流通する伝熱媒体により、発電部１０の熱（具体的には、太陽光を受けたことによる太陽熱や、発電により発生した熱）を集熱することができる。

貯湯槽３０は、湯を貯えるものである。貯湯槽３０は、貯えた湯を保温可能に構成される。貯湯槽３０は、熱交換器３３を有する。熱交換器３３は、伝熱媒体が流通可能な配管（不図示）を有し、貯湯槽３０に貯えられた湯と当該配管を流通する伝熱媒体との間で熱交換を行うことができる。なお、貯湯槽３０は、ヒートポンプ等の加熱手段（不図示）を有し、当該貯湯槽３０に貯えられた湯を加熱することができる。

なお、貯湯槽３０には、水道管３１及び給湯管３２が接続される。これにより、貯湯槽３０には水道管３１を介して水道水が供給され、当該貯湯槽３０に貯えられた湯と混合される。また、貯湯槽３０に貯えられた湯は、給湯管３２を介して流通され、蛇口３４を介して所定の供給場所に供給される。

循環配管４０は、集熱部２０と貯湯槽３０とを循環するように形成され、伝熱媒体が流通可能なものである。循環配管４０には、集熱部２０（より詳細には、集熱部２０の前記配管）と、貯湯槽３０の熱交換器３３（より詳細には、熱交換器３３の前記配管）と、が連通するように接続される。こうして、循環配管４０を流通する伝熱媒体は、集熱部２０及び熱交換器３３を介して循環可能に構成される。なお、本実施形態においては、前記伝熱媒体として水や不凍液等が使用される。

ポンプ５０は、その駆動により循環配管４０の伝熱媒体を流通させるものである。ポンプ５０は、循環配管４０に連通するように接続される。ポンプ５０は、制御装置７０によりその駆動が制御され、伝熱媒体の流量を適宜変更することができる。

温度検出センサ６０は、その設置箇所の温度を検出するものである。温度検出センサ６０は、主として、パネル裏面温度センサ６１と、貯湯槽内温度センサ６２と、貯湯槽下部温度センサ６３と、を具備する。

パネル裏面温度センサ６１は、発電部１０のパネル１１の裏面に設置され、当該パネル１１の裏面の温度を検出するものである。パネル裏面温度センサ６１は、発電部１０のパネル１１の裏面の温度を常時検出し、その検出結果を制御装置７０に出力することができる。

貯湯槽内温度センサ６２は、貯湯槽３０の適宜な箇所に設置され、当該貯湯槽３０に貯えられた湯の温度を検出するものである。より詳細には、貯湯槽３０に貯えられた湯の温度は検出する箇所に応じて均一ではないところ、貯湯槽内温度センサ６２は当該貯湯槽３０に貯えられた湯の温度のうち最高温度を検出するものである。貯湯槽内温度センサ６２は、貯湯槽３０に貯えられた湯の温度のうち最高温度を常時検出し、その検出結果を制御装置７０に出力することができる。

貯湯槽下部温度センサ６３は、貯湯槽３０の適宜な箇所に設置され、当該貯湯槽３０に貯えられた湯の温度を検出するものである。より詳細には、貯湯槽３０に貯えられた湯の温度は検出する箇所に応じて均一ではないところ、貯湯槽下部温度センサ６３は当該貯湯槽３０に貯えられた湯の温度のうち最低温度を検出するものである。本実施形態において貯湯槽下部温度センサ６３は、貯湯槽３０の下部に設置される。貯湯槽下部温度センサ６３は、貯湯槽３０に貯えられた湯の温度のうち最低温度を常時検出し、その検出結果を制御装置７０に出力することができる。

制御装置７０は、前記ポンプ５０の駆動を制御して循環配管４０の伝熱媒体の流量を調整するものである。制御装置７０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部、ＣＰＵ等の演算処理部等により構成される。

制御装置７０は、ポンプ５０と電気的に接続される。制御装置７０は、ポンプ５０の駆動を制御することができる。

制御装置７０は、パネル裏面温度センサ６１と電気的に接続される。制御装置７０は、パネル裏面温度センサ６１から出力された検出結果を取得することができる。
制御装置７０は、貯湯槽内温度センサ６２と電気的に接続される。制御装置７０は、貯湯槽内温度センサ６２から出力された検出結果を取得することができる。
制御装置７０は、貯湯槽下部温度センサ６３と電気的に接続される。制御装置７０は、貯湯槽下部温度センサ６３から出力された検出結果を取得することができる。

このように、制御装置７０は、パネル裏面温度センサ６１から出力された検出結果と、貯湯槽内温度センサ６２から出力された検出結果と、貯湯槽下部温度センサ６３から出力された検出結果と、を、常時取得して、これらの検出結果をモニタリングする機能（以下では、「監視回路」と称する。）を有する。そして、後述するように、制御装置７０は、前記監視回路により各センサの検出結果をモニタリングすると共に所定の演算を行い、当該演算の結果に応じてポンプ５０の駆動を制御することができる。なお、制御装置７０は、監視回路のオンオフを切り換えることができる。

また、制御装置７０は、インターネット等の電気通信回路を通じて他の制御装置等と電気的に接続される。制御装置７０は、前記他の制御装置等から出力された天候情報（データ）を常時取得することができる。

なお、本実施形態において取得する天候情報とは、当該情報を取得した時間を基準として当該時間から所定の期間（本実施形態においては、６時間又は３時間）ごとの情報であり、日射量の予測データと、降水確率のデータと、天気予報のデータと、が含まれる。なお、本実施形態において天候情報は、制御装置７０が前記他の制御装置等から取得するものとしたが、種々の情報に基づいて当該制御装置７０自らが算出するもの等であってもよく、その出所を限定するものではない。

また、制御装置７０は、前記他の制御装置等から出力された季節情報（データ）を常時取得することができる。なお、本実施形態において季節情報は、今の気候が、夏期であるとのデータと、冬期であるとのデータと、中間期である（夏期及び冬期以外である）とのデータと、が含まれる。なお、本実施形態において季節情報は、制御装置７０が前記他の制御装置等から取得するものとしたが、種々の情報に基づいて当該制御装置７０自らが算出するもの等であってもよく、その出所を限定するものではない。

以上のように構成されたシステム１においては、集熱部２０で集熱した熱を伝熱媒体により貯湯槽３０へと伝熱し、当該伝熱した熱により貯湯槽３０に貯えられた湯を加熱することができる。

すなわち、発電部１０の熱は集熱部２０に集熱される。そして、集熱部２０に集熱された熱は伝熱媒体に伝熱され、当該伝熱媒体がポンプ５０により循環配管４０を貯湯槽３０に向けて流通する。そして、熱が伝熱された状態の伝熱媒体が貯湯槽３０に到達すると、熱交換器３３により伝熱媒体の熱が貯湯槽３０に貯えられた湯に伝熱される。こうして、貯湯槽３０に貯えられた湯は、集熱部２０で集熱された熱により加熱され、温度を上昇させることができる。

また、発電部１０の熱が集熱部２０に熱が集熱されると、当該発電部１０の温度が下降する。ここで、本実施形態において発電部１０は、温度が上昇し過ぎると（例えば、８０度以上になると）、その発電効率が低下するものである。すなわち、発電部１０の熱が集熱部２０に熱が集熱されると当該発電部１０の温度が下降するため、（温度の上昇に基づく）当該発電部１０の発電効率の低下を防止することができる。

また、システム１においては、制御装置７０は取得した天候情報及び季節情報に基づいて一定の期間（本実施形態においては、２４時間）の伝熱媒体の流量の計画を作成し、当該計画に基づいて伝熱媒体の流量を調整するものである。

以下では、伝熱媒体の流量の計画について、図２を用いて説明する。

ここで、伝熱媒体の流量の計画（以下では、単に「流量計画」と称する。）とは、制御装置７０が最新の天候情報を取得した時間を基準として当該時間からの２４時間を適宜の期間（本実施形態においては、３時間又は６時間）に分け、取得した最新の天候情報に基づいて当該分けられた期間（以下では「時間帯」と称する。）ごとに伝熱媒体の流量を設定するものである。具体的には、予め規定された３つの運転モードのうち１つの運転モードが、取得した最新の天候情報に基づいて時間帯ごとに設定される。

前記３つの運転モードとは、温度閾値と（単位時間当りの流量である）集熱流量とが設定されたものである。本実施形態において３つの運転モードには、晴天モードと、曇天モードと、雨天モードと、が設けられる。これらの運転モードには、ポンプ５０による伝熱媒体の流通の開始及び停止させるための温度閾値（変数）が運転モードごとに異なる数値で設定され、これにより当該ポンプ５０の駆動態様を異ならせている。

ここで、図２は、流量計画の一例である。この流量計画（以下では、図２に示す流量計画の一例を「ケース１」と称する。）においては、最新の天候情報を取得した時間が０時であり、当該０時からの２４時間を、（１）０時から６時、（２）６時から９時、（３）９時から１２時、（４）１２時から１５時、（５）１５時から１８時、（６）１８時から２４時、という、６つの期間（時間帯）に分け、当該時間帯ごとに１つの運転モードが、取得した最新の天候情報に基づいて設定されている。

なお、本実施形態において、前記（１）０時から６時、及び前記（６）１８時から２４時、の時間帯の期間は６時間であり、他の時間帯の期間（３時間）よりも長い期間が設定される。これは、前記（１）０時から６時、及び前記（６）１８時から２４時、の期間は夜となるため、太陽からの日射量等の変化がない（すなわち、ポンプ５０の駆動態様を変更させる必要がない）ことに基づくものである。

なお、図２に示すケース１においては、同一の運転モードにおいて季節情報ごとに設定される温度閾値（変数）を比較し易いように、各時間帯に設定された運転モードが同一である場合に設定される温度閾値（変数）を、夏期である場合と冬期である場合とに分けて例示している。

また、本実施形態において温度閾値とは、図２に示す「集熱開始温度」、「集熱開始温度差」、「集熱停止温度差」及び「集熱上限温度」を指すものである。

また、本実施形態において「制御装置７０が最新の天候情報を取得した時間を基準として当該時間からの２４時間」とは、本発明に係る「一定の期間」の一実施形態である。本発明に係る「一定の期間」は、本実施形態に係る構成に限定するものではない。例えば、本発明に係る「一定の期間」は、「制御装置７０が最新の天候情報を取得した時間を基準として当該時間からの１２時間」等であってもよく、本システム１を導入する事例に応じて任意の期間を設定することができる。

そして、システム１においては、制御装置７０が流量計画（第一の流量計画）を作成し、当該作成した流量計画（第一の流量計画）に基づいて伝熱媒体の流量を調整している最中であっても、最新の天候情報が制御装置７０に取得された場合には、前記作成した流量計画（第一の流量計画）を破棄して新たな流量計画（第二の流量計画）を作成し、当該作成した（第二の流量計画）に基づいて伝熱媒体の流量を調整するように構成される。

なお、以下では、制御装置７０による流量計画を作成する処理を「運転モード設定処理」と称する。また、以下では、制御装置７０による、作成した流量計画に基づいて伝熱媒体の流量を調整する処理を「運転モード実行処理」と称する。

以下では、制御装置７０による運転モード設定処理について、図２及び図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１０１において、制御装置７０は、最新の天候情報を取得したか否かを判定する。
制御装置７０は、最新の天候情報を取得したと判定した場合には、ステップＳ１０２へ移行する。
制御装置７０は、最新の天候情報を取得していないと判定した場合には、制御装置７０による運転モード設定処理を終了して運転モード実行処理へ移行する。
なお、最新の天候情報とは、制御装置７０が既に取得した天候情報よりも後に予測された（より精度の高い）天候情報である。

ステップＳ１０２において、制御装置７０は、前記６つの時間帯に対して取得した最新の天候情報の数Ｎを取得する。
すなわち、天候情報とは前述したように当該情報を取得した時間（例えば、図２に示すケース１においては、０時）を基準として当該時間から所定の期間（本実施形態においては、６時間又は３時間）ごとの情報であるところ、最新の天候情報の数Ｎとはどれだけ先の情報を取得しているか（最新の天候情報が取得された期間の数）を示すものである。例えば、制御装置７０は、前記６つの時間帯の全てに対して最新の天候情報を取得した場合、最新の天候情報の数Ｎとして「６」を取得する。

また、制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報の数Ｎを取得した場合に、天候情報の数Ｎのうち運転モードの設定が終了した数（以下では「既読情報の数」と称する。）ｉを「０」と設定する。

制御装置７０は、ステップＳ１０２の処理を行った後、ステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３において、制御装置７０は、季節情報Ｓｔを取得する。
すなわち、制御装置７０は、今の気候が、夏期であるとのデータ、又は冬期であるとのデータ、又は中間期である（夏期及び冬期以外である）とのデータの何れかのデータを取得する。
制御装置７０は、ステップＳ１０３の処理を行った後、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４において、制御装置７０は、既読情報の数ｉが、天候情報の数Ｎよりも少ないか否かを判定する。
制御装置７０は、既読情報の数ｉが、天候情報の数Ｎよりも少ないと判定した場合には、ステップＳ１０５へ移行する。
制御装置７０は、既読情報の数ｉが、天候情報の数Ｎよりも少なくないと判定した場合には、ステップＳ１１１へ移行する。

ステップＳ１０５において、制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報が、日射量の予測データを有するものであるか否かを判定する。
制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報が、日射量の予測データを有するものであると判定した場合には、ステップＳ１０６へ移行する。
制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報が、日射量の予測データを有するものではないと判定した場合には、ステップＳ１０７へ移行する。

ステップＳ１０６において、制御装置７０は、日射量の予測データを使用して運転モードＭｉを設定する。
なお、日射量の予測データを使用した運転モードＭｉの設定の処理についての詳細な説明は、後述する。
制御装置７０は、ステップＳ１０６の処理を行った後、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１０５から移行したステップＳ１０７において、制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報が、降水確率のデータを有するものであるか否かを判定する。
制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報が、降水確率のデータを有するものであると判定した場合には、ステップＳ１０８へ移行する。
制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報が、降水確率のデータを有するものではないと判定した場合には、ステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０８において、制御装置７０は、降水確率のデータを使用して運転モードＭｉを設定する。
なお、降水確率のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理についての詳細な説明は、後述する。
制御装置７０は、ステップＳ１０８の処理を行った後、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１０７から移行したステップＳ１０９において、制御装置７０は、天気予報のデータを使用して運転モードＭｉを設定する。
なお、天気予報のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理についての詳細な説明は、後述する。
制御装置７０は、ステップＳ１０９の処理を行った後、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１０６、１０８及び１０９から移行したステップＳ１１０において、制御装置７０は、既読情報の数ｉに数「１」を加える。
すなわち、制御装置７０は、既読情報の数ｉに数「１」を加えることにより、最新の天候情報の数Ｎのうち、運転モードＭｉが設定された天候情報の数を取得する。
制御装置７０は、ステップＳ１１０の処理を行った後、再びステップＳ１０４へ移行する。

再び移行したステップＳ１０４において、前述したように、制御装置７０は、既読情報の数ｉが、天候情報の数Ｎよりも少ないか否かを判定する。
すなわち、制御装置７０は、ステップＳ１０１にて取得した最新の天候情報の数Ｎの全てに対して運転モードＭｉが設定されたか否かを判定する。
そして、制御装置７０は、既読情報の数ｉが、天候情報の数Ｎよりも少ない（最新の天候情報の数Ｎの全てに対して運転モードＭｉが設定されていない）と判定した場合には、ステップＳ１０５へ移行する。
制御装置７０は、既読情報の数ｉが、天候情報の数Ｎよりも少なくない（最新の天候情報の数Ｎの全てに対して運転モードＭｉが設定された）と判定した場合には、ステップＳ１１１へ移行する。

このように、制御装置７０は、運転モード設定処理において、取得した最新の天候情報の数Ｎ（最新の天候情報が取得された期間）の全てに対して運転モードＭｉを設定した後に、運転モード実行処理を行うように設定される。

ステップＳ１０４から移行したステップＳ１１１において、制御装置７０は、取得した最新の天候情報の数Ｎの全てに対して設定された運転モードＭｉごとに、季節情報Ｓｔ及び各運転モードＭｉが設定された時間帯に応じた変数（温度閾値及び（集熱）流量）の設定を行う。

以上のように、制御装置７０による運転モード設定処理においては、取得した最新の天候情報に基づいて運転モードＭｉが設定される。そして、運転モードＭｉの設定においては、取得した最新の天候情報のうち、日射量の予測データが最も優先して使用される。そして、日射量の予測データが無い場合には、次に降水確率のデータが優先して使用される。そして、降水確率のデータが無い場合には、次に天気予報のデータが優先して使用される。このように、運転モードＭｉの設定においては、使用されるデータに優先順位が付けられる。この優先順位は、発電部１０の温度変化と関連性が高いと思われる天候情報を順番にしたものである。

以下では、日射量の予測データを使用した運転モードＭｉの設定の処理について、図４のフローチャートを用いて詳細に説明する。

ステップＳ２０１において、制御装置７０は、日射量の予測データを使用して、予測平均日射量Ｓａの数値が予め設定された３つの数値範囲のどれに含まれるかを判定する。
制御装置７０は、予測平均日射量Ｓａの数値が、８００Ｗ／ｍ２以上であると判定した場合には、ステップＳ２０２へ移行する。
制御装置７０は、予測平均日射量Ｓａの数値が、４００Ｗ／ｍ２以上であって、８００Ｗ／ｍ２未満であると判定した場合には、ステップＳ２０３へ移行する。
制御装置７０は、予測平均日射量Ｓａの数値が、４００Ｗ／ｍ２未満であると判定した場合には、ステップＳ２０４へ移行する。

ステップＳ２０２において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、晴天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ２０２の処理を行った後、日射量の予測データを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

ステップＳ２０３において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、曇天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ２０３の処理を行った後、日射量の予測データを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

ステップＳ２０４において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、雨天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ２０４の処理を行った後、日射量の予測データを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

以上のように、日射量の予測データを使用した運転モードＭｉの設定の処理においては、予測平均日射量Ｓａの数値に応じて、晴天モード、曇天モード、雨天モードのうち１つのモードが設定される。

以下では、降水確率のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理について、図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。

ステップＳ３０１において、制御装置７０は、降水確率のデータを使用して、降水確率Ｃｒの数値が予め設定された３つの数値範囲のどれに含まれるかを判定する。
制御装置７０は、降水確率Ｃｒの数値が、１０％未満であると判定した場合には、ステップＳ３０２へ移行する。
制御装置７０は、降水確率Ｃｒの数値が、１０％以上であって、９０％未満であると判定した場合には、ステップＳ３０３へ移行する。
制御装置７０は、降水確率Ｃｒの数値が、９０％以上であると判定した場合には、ステップＳ３０４へ移行する。

ステップＳ３０２において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、晴天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ３０２の処理を行った後、降水確率のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

ステップＳ３０３において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、曇天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ３０３の処理を行った後、降水確率のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

ステップＳ３０４において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、雨天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ３０４の処理を行った後、降水確率のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

以上のように、降水確率のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理においては、降水確率Ｃｒの数値に応じて、晴天モード、曇天モード、雨天モードのうち１つのモードが設定される。

以下では、天気予報のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理について、図６のフローチャートを用いて詳細に説明する。

ステップＳ４０１において、制御装置７０は、天気予報のデータを使用して、天気予報Ｗｆが予め設定された３つの区分のどれに含まれるかを判定する。
制御装置７０は、天気予報Ｗｆの区分が、晴れのみと判定した場合には、ステップＳ４０２へ移行する。
制御装置７０は、天気予報Ｗｆの区分が、曇りが含まれる（例えば、曇りのち晴れ等）と判定した場合には、ステップＳ４０３へ移行する。
制御装置７０は、天気予報Ｗｆの区分が、雨又は雪のみ、又は夜、又は情報が無いと判定した場合には、ステップＳ４０４へ移行する。

ステップＳ４０２において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、晴天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ４０２の処理を行った後、天気予報のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

ステップＳ４０３において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、曇天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ４０３の処理を行った後、天気予報のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

ステップＳ４０４において、制御装置７０は、運転モードＭｉとして、雨天モードを設定する。
制御装置７０は、ステップＳ４０４の処理を行った後、天気予報のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理を終了する。

以上のように、天気予報のデータを使用した運転モードＭｉの設定の処理においては、天気予報Ｗｆの区分に応じて、晴天モード、曇天モード、雨天モードのうち１つのモードが設定される。

以下では、制御装置７０による運転モード実行処理について、図２及び図７のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ５０２において、制御装置７０は、運転モードＭｔが雨天モードであるか否かを判定する。
制御装置７０は、運転モードＭｔが雨天モードであると判定した場合には、ステップＳ５１０へ移行する。
制御装置７０は、運転モードＭｔが雨天モードではないと判定した場合には、ステップＳ５０３へ移行する。

ステップＳ５１０において、制御装置７０は、監視回路をオフに切り換える。
すなわち、監視回路とは、前述したように、パネル裏面温度センサ６１から出力された検出結果と、貯湯槽内温度センサ６２から出力された検出結果と、貯湯槽下部温度センサ６３から出力された検出結果と、を、常時取得して、これらの検出結果をモニタリングする機能（回路）であるところ、雨天モードにおいては、発電部１０のパネル１１の裏面の温度は大きく変化しないものと（集熱部２０による集熱が期待できないと）想定されるため、制御装置７０がこれらの検出結果をモニタリングすることを中断するものである。
なお、ステップＳ５１０へ移行した時点で既に監視回路がオフである場合には、制御装置７０は、当該オフの状態を維持する。

このように、制御装置７０は監視回路をオフに切り換えることにより、待機電力の削減を行うことができる。

制御装置７０は、ステップＳ５１０の処理を行った後、運転モード実行処理を終了して運転モード設定処理へ移行する。

ステップＳ５０２から移行したステップＳ５０３において、制御装置７０は、ポンプ５０を待機状態とする。
また、制御装置７０は、監視回路がオフである場合には、当該監視回路をオンに切り換える。
制御装置７０は、ステップＳ５０３の処理を行った後、ステップＳ５０４へ移行する。

ステップＳ５０４において、制御装置７０は、監視回路を使用してパネル裏面温度Ｐｔが集熱開始温度Ｔｓ以上であるか否かを判定する。
制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔが集熱開始温度Ｔｓ以上であると判定した場合には、ステップＳ５０５へ移行する。
制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔが集熱開始温度Ｔｓ以上ではないと判定した場合には、運転モード実行処理を終了して運転モード設定処理へ移行する。

ステップＳ５０５において、制御装置７０は、監視回路を使用してパネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が、集熱開始温度差Ｄｓ以上であるか否かを判定する。
制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が、集熱開始温度差Ｄｓ以上であると判定した場合には、ステップＳ５０６へ移行する。
制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が、集熱開始温度差Ｄｓ以上ではないと判定した場合には、運転モード実行処理を終了して運転モード設定処理へ移行する。

ステップＳ５０６において、制御装置７０は、ポンプ５０を待機状態から駆動させ、循環配管４０の伝熱媒体の流通を開始する。すなわち、制御装置７０は、集熱部２０による発電部１０の熱を集熱を開始する。
制御装置７０は、ステップＳ５０６の処理を行った後、ステップＳ５０７へ移行する。

このように、制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔが集熱開始温度Ｔｓ以上であって、且つパネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が集熱開始温度差Ｄｓ以上である場合に、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を開始する。

ここで、例えば図２に示すケース１を参照すると、（４）１２時から１５時、（５）１５時から１８時、（６）１８時から２４時、の時間帯は、運転モードＭｔとして雨天モードが設定されている。そして、雨天モードにおいては、集熱部２０による発電部１０の熱を集熱が期待できないため、集熱が行われないように設定される。これにより、制御装置７０は、集熱部２０による発電部１０の熱を集熱が期待できない場合にポンプ５０の駆動を停止し、電力消費を抑制することができる。

また、例えば図２に示すケース１を参照すると、（２）６時から９時、及び（３）９時から１２時、の時間帯は、運転モードＭｔとして曇天モード及び晴天モードがそれぞれ設定されている。そして、季節情報Ｓｔが冬期の場合、（２）６時から９時、及び（３）９時から１２時、の時間帯に、比較的多い集熱流量が設定されるため、午前中に可及的に集熱を行うことができる。一方、季節情報Ｓｔが夏期の場合、（２）６時から９時、の時間帯よりも、（３）９時から１２時、の時間帯に、比較的多い集熱流量が設定されるため、最も集熱効率が高い時間帯に集中して集熱を行うことができる。

このように、制御装置７０は、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を開始する条件を、季節情報Ｓｔごと、及び時間帯ごとに設定された運転モードＭｔごとに異ならせている。これにより、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を効率よく行うことができる。

ステップＳ５０７において、制御装置７０は、監視回路を使用してパネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が、集熱停止温度差Ｄｅ未満であるか否かを判定する。
制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が、集熱停止温度差Ｄｅ未満であると判定した場合には、ステップＳ５０９へ移行する。
制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が、集熱停止温度差Ｄｅ未満ではないと判定した場合には、ステップＳ５０８へ移行する。

ステップＳ５０８において、制御装置７０は、監視回路を使用して貯湯槽内温度センサ６２により検出された貯湯槽内温度ＣＦｔが貯湯槽上限温度Ｔｔ以上であるか否かを判定する。
制御装置７０は、貯湯槽内温度ＣＦｔが貯湯槽上限温度Ｔｔ以上であると判定した場合には、ステップＳ５０９へ移行する。
制御装置７０は、貯湯槽内温度ＣＦｔが貯湯槽上限温度Ｔｔ以上ではないと判定した場合には、再びステップＳ５０７へ移行する。

ステップＳ５０９において、制御装置７０は、ポンプ５０の駆動を停止し、循環配管４０の伝熱媒体の流通を停止する。すなわち、制御装置７０は、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を停止する。
制御装置７０は、ステップＳ５０９の処理を行った後、運転モード実行処理を終了して運転モード設定処理へ移行する。

このように、制御装置７０は、パネル裏面温度Ｐｔから貯湯槽下部温度ＣＢｔを減算した温度が集熱停止温度差Ｄｅ未満である場合、又は貯湯槽内温度ＣＦｔが貯湯槽上限温度Ｔｔ以上である場合に、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を停止する。

ここで、例えば図２に示すケース１を参照すると、集熱停止温度差Ｄｅは、季節情報Ｓｔが冬期である場合に、夏期である場合よりも低く設定される。すなわち、冬期である場合には夏期である場合よりも発電部１０のパネル１１の裏面の温度が上昇し難いため、集熱停止温度差Ｄｅが小さい場合であっても集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を可及的に行うものである。

また、制御装置７０は、貯湯槽内温度ＣＦｔが貯湯槽上限温度Ｔｔ以上である場合に、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を停止するため、貯湯槽３０の温度が上昇し過ぎることを抑制することができる。

以上のように、制御装置７０による運転モード実行処理においては、運転モードＭｔに設定された、季節情報Ｓｔ及び当該運転モードＭｔが設定された時間帯に応じた変数（温度閾値）と、監視回路によりモニタリングした検出結果等と、を比較することにより、集熱部２０による発電部１０の熱の集熱を開始又は停止する。

こうして、本発明に係る太陽エネルギー利用システムの一実施形態に係るシステム１は、
太陽光を利用して発電可能な発電部１０と、
前記発電部の熱を集熱可能な集熱部２０と、
湯を貯えることができる貯湯槽３０と、
前記集熱部と前記貯湯槽とを循環して伝熱媒体が流通可能な循環配管４０と、
前記循環配管に前記伝熱媒体（水）を流通させる媒体流通手段（ポンプ５０）と、
を有し、
前記集熱部で集熱した熱を前記伝熱媒体により前記貯湯槽へと伝熱し、当該伝熱した熱により前記貯湯槽に貯えられた湯を加熱可能な太陽エネルギー利用システムであって、
天候情報を取得する天候情報取得手段（制御装置７０）と、
前記媒体流通手段を制御して前記伝熱媒体の流量を調整可能な制御装置７０と、
を有し、
前記制御装置は、前記天候情報を含んだ所定情報に基づいて一定の期間の前記伝熱媒体の流量の計画（流量計画）を作成し、当該計画に基づいて前記伝熱媒体の流量を調整するものである。

このような構成により、天候に応じて発電部１０による発電及び集熱部２０による集熱を効率よく行うことができる。

また、システム１においては、
季節情報を取得する季節情報取得手段（制御装置７０）を有し、
前記所定情報には、前記季節情報取得手段により取得された季節情報が含まれるものである。

このような構成により、天候及び季節に応じて発電部１０による発電及び集熱部２０による集熱を効率よく行うことができる。

また、システム１においては、
前記発電部の温度及び前記貯湯槽に貯えられた湯の温度を検出する温度検出部（温度検出センサ６０）を有し、
前記制御装置は、前記温度検出部の検出結果を常時モニタリングするモニタリング機能（監視回路）を有すると共に、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通の開始及び／又は停止を制御し、
前記制御装置は、前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通態様が予め設定された複数のモード（晴天モード、曇天モード、雨天モード）を有し、
前記モードごとに、前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通を開始及び／又は停止させるための温度閾値が設定されるものである。

このような構成により、複数のモードを使用して、発電部１０による発電及び集熱部２０による集熱を効率よく行うことができる。

また、システム１においては、
前記のモニタリング機能は、オンオフ切り換え可能であるものである。

このような構成により、適宜にモニタリング機能をオフに切り換えることにより、待機電力を削減することができる。

また、システム１においては、
前記制御装置は、前記計画を作成した後、新たに前記所定情報を取得した場合、前記作成した計画を破棄して新たな計画を作成するものである。

このような構成により、常に精度の高い情報を使用することにより、天候に応じて発電部１０による発電及び集熱部２０による集熱を効率よく行うことができる。

また、システム１においては、
前記天候情報として、日射量に関する情報と、降水確率に関する情報と、天気予報に関する情報と、を優先順位を付けて使用するものである。

このような構成により、種々の情報に優先順位を付けて使用することにより、天候に応じて発電部１０による発電及び集熱部２０による集熱を効率よく行うことができる。

１ システム
１０ 発電部
２０ 集熱部
３０ 貯湯槽
４０ 循環配管
５０ ポンプ
６０ 温度検出センサ
７０ 制御装置

Claims (6)

1. 太陽光を利用して発電可能な発電部と、
   前記発電部の熱を集熱可能な集熱部と、
   湯を貯えることができる貯湯槽と、
   前記集熱部と前記貯湯槽とを循環して伝熱媒体が流通可能な循環配管と、
   前記循環配管に前記伝熱媒体を流通させる媒体流通手段と、
   を有し、
   前記集熱部で集熱した熱を前記伝熱媒体により前記貯湯槽へと伝熱し、当該伝熱した熱により前記貯湯槽に貯えられた湯を加熱可能な太陽エネルギー利用システムであって、
   天候情報を取得する天候情報取得手段と、
   前記媒体流通手段を制御して前記伝熱媒体の流量を調整可能な制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記天候情報を含んだ所定情報に基づいて一定の期間の前記伝熱媒体の流量の計画を作成し、当該計画に基づいて前記伝熱媒体の流量を調整し、
   前記計画において、前記一定の期間を複数の時間帯に分け、前記所定情報に基づいて時間帯ごとに複数のモードを設定し、
   前記複数のモードには、前記天候情報が前記集熱部による集熱が期待できないと予測される第一の天候を示す場合に設定される第一モードと、前記天候情報が前記集熱部による集熱量が前記第一の天候よりも多いと予測される第二の天候を示す場合に設定される第二モードと、前記天候情報が前記集熱部による集熱量が前記第一の天候よりも多いが前記第二の天候よりも少ないと予測される第三の天候を示す場合に設定される第三モードと、が含まれ、
   前記制御装置は、
   前記第一モードが設定された時間帯においては、前記伝熱媒体の流量を０に設定し、
   前記第二モードが設定された時間帯においては、前記伝熱媒体の流量を第一の値に設定し、
   前記第三モードが設定された時間帯においては、前記伝熱媒体の流量を前記第一の値以下である第二の値に設定する、
   ことを特徴とする太陽エネルギー利用システム。
2. 季節情報を取得する季節情報取得手段を具備し、
   前記所定情報には、前記季節情報取得手段により取得された季節情報が含まれ、
   前記制御装置は、
   前記季節情報が夏期である場合には、前記第二の値が前記第一の値よりも少なくなるように設定し、
   前記季節情報が冬期である場合には、前記第二の値が前記第一の値と同一となるように設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用システム。
3. 前記発電部の温度及び前記貯湯槽に貯えられた湯の温度を検出する温度検出部を有し、
   前記制御装置は、前記温度検出部の検出結果を常時モニタリングするモニタリング機能を有すると共に、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通の開始及び／又は停止を制御し、
   前記モードごとに、前記媒体流通手段による前記伝熱媒体の流通を開始及び／又は停止させるための温度閾値が設定される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽エネルギー利用システム。
4. 前記のモニタリング機能は、オンオフ切り換え可能である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の太陽エネルギー利用システム。
5. 前記制御装置は、前記計画を作成した後、新たに前記所定情報を取得した場合、前記作成した計画を破棄して新たな計画を作成する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の太陽エネルギー利用システム。
6. 前記天候情報として、日射量に関する情報と、降水確率に関する情報と、天気予報に関する情報と、を優先順位を付けて使用する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の太陽エネルギー利用システム。

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