特開 2023-7539 閉鎖型太陽熱集熱システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007539

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】閉鎖型太陽熱集熱システム

(51)【国際特許分類】

   F24S 50/40 20180101AFI20230112BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20230112BHJP

   F24S 10/50 20180101ALI20230112BHJP

   F24S 40/52 20180101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

F24S50/40

F24H1/00 621D

F24S10/50

F24S40/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021110430

(22)【出願日】2021-07-02

(71)【出願人】

【識別番号】501418498

【氏名又は名称】矢崎エナジーシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】渥美 佑樹

【テーマコード（参考）】

3L122

【Ｆターム（参考）】

3L122AA02

3L122AA24

3L122AB30

3L122BA17

3L122BB02

3L122DA01

3L122EA05

3L122EA21

3L122EA47

3L122GA09

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で熱媒の気化を抑制することができ、かつ、熱媒で加熱した貯留を利用することができる閉鎖型太陽熱集熱システムを提供する。
【解決手段】制御部１０は、熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度α以下であり、かつ、貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度β以下である場合には、調光フィルムに電源１１からの電圧を印加する印加状態とすることによって調光フィルム３で前記太陽光を透過して当該太陽光を受けて熱媒を加熱する一方、測定された前記熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度αより大きい場合、または、測定された貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度βより大きい場合には、調光フィルム３に前記電源１１からの電圧を印加しない非印加状態とすることによって印加状態よりも調光フィルムで太陽光の透過量を減少させて集熱器において熱媒の加熱を行わない。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒を一時的に収容する集熱管を有し、太陽光を受けて前記集熱管に収容された前記熱媒を加熱する集熱器と、
前記集熱器に設けられ、太陽と前記集熱管との間に介在し、電源からの電圧の印加に応じて太陽光の透過量を変更する調光フィルムと、
貯留水を貯留し、前記集熱器において加熱された前記熱媒の熱を受けて前記貯留水を加熱する熱交換器を有するタンクと、
前記集熱器と前記熱交換器との間で前記熱媒を循環させるポンプと、
前記集熱器における熱媒温度を測定する第１温度センサと、
前記タンクにおける貯留水温度を測定する第２温度センサと、
前記ポンプの駆動および停止を制御し、かつ、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサの検知結果に基づいて前記調光フィルムに印加する電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
測定された前記熱媒温度が媒体所定温度以下であり、かつ、測定された前記貯留水温度が貯留水所定温度以下である場合には、前記調光フィルムに前記電源からの電圧を印加する印加状態とすることによって前記調光フィルムで前記太陽光を透過して当該太陽光を受けて前記熱媒を加熱する一方、
測定された前記熱媒温度が媒体所定温度より大きい場合、または、測定された前記貯留水温度が貯留水所定温度より大きい場合には、前記調光フィルムに前記電源からの電圧を印加しない非印加状態とすることによって前記印加状態よりも調光フィルムで前記太陽光の透過量を減少させて前記集熱器において前記熱媒の加熱を行わない、
ことを特徴とする閉鎖型太陽熱集熱システム。

【請求項2】

前記制御部は、
測定された前記熱媒温度と、測定された貯留水温度との温度差が所定温度差以下である場合、前記ポンプの駆動を停止して前記熱媒の循環を行わない一方、
測定された前記熱媒温度と、測定された前記貯留水温度との温度差が前記所定温度差よりも大きい場合、前記ポンプを駆動して前記熱媒の循環を行う、
請求項１に記載の閉鎖型太陽熱集熱システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、閉鎖型太陽熱集熱システムに関する。

【背景技術】

【0002】

閉鎖型太陽熱集熱システムは、太陽光を受けて熱媒を加熱し、当該加熱した熱媒の熱を受けて貯留水を加熱し、加熱した貯留水を家庭内における風呂等で利用する（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

仮に、太陽光を受けて熱媒の加熱を継続することで熱媒の沸点を超えた場合には、熱媒が気化してシステム内部の圧力が上昇し、これによってシステムを構成する各部品に大きな力が加わるおそれがある。また、熱媒は、当該熱媒の気化により劣化が進行するおそれがある。さらに、システム内部の圧力の上昇を防止するためにシステム内部から気化した熱媒を放出した場合には、システム内部の熱媒の容量が減少してシステム内部に熱媒を補充しなければならなくなる。

【0004】

そこで、従来の閉鎖型太陽熱集熱システムの中には、システム内部の圧力を検知する圧力センサと、熱媒を冷却する冷却装置または放熱器を設けたものがある。

【0005】

そして、当該圧力センサでシステム内部の圧力上昇を検知した場合、制御部は、冷却装置または放熱器に熱媒を送り、当該冷却装置または放熱器で熱媒を冷却することによって熱媒が気化することを抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６０－２０７８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、閉鎖型太陽熱集熱システムにおいて、熱媒の気化を抑制するため、熱媒を冷却する冷却装置または放熱器を設けた場合には、システムが複雑化する問題があった。

【0008】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で熱媒の気化を抑制することができ、かつ、熱媒で加熱した貯留を利用することができる閉鎖型太陽熱集熱システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するため、本発明に係る閉鎖型太陽熱集熱システムは、熱媒を一時的に収容する集熱管を有し、太陽光を受けて前記集熱管に収容された前記熱媒を加熱する集熱器と、前記集熱器に設けられ、太陽と前記集熱管との間に介在し、電源からの電圧の印加に応じて太陽光の透過量を変更する調光フィルムと、貯留水を貯留し、前記集熱器において加熱された前記熱媒の熱を受けて前記貯留水を加熱する熱交換器を有するタンクと、前記集熱器と前記熱交換器との間で前記熱媒を循環させるポンプと、前記集熱器における熱媒温度を測定する第１温度センサと、前記タンクにおける貯留水温度を測定する第２温度センサと、前記ポンプの駆動および停止を制御し、かつ、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサの検知結果に基づいて前記調光フィルムに印加する電圧を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、測定された前記熱媒温度が媒体所定温度以下であり、かつ、測定された前記貯留水温度が貯留水所定温度以下である場合には、前記調光フィルムに前記電源からの電圧を印加する印加状態とすることによって前記調光フィルムで前記太陽光を透過して当該太陽光を受けて前記熱媒を加熱する一方、測定された前記熱媒温度が媒体所定温度より大きい場合、または、測定された前記貯留水温度が貯留水所定温度より大きい場合には、前記調光フィルムに前記電源からの電圧を印加しない非印加状態とすることによって印加状態よりも前記調光フィルムで前記太陽光の透過量を減少させて前記集熱器において前記熱媒の加熱を行わない、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システムは、上記構成を有するため、簡単な構成で熱媒の気化を抑制することができ、かつ、熱媒で加熱した貯留水を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システムが備える集熱器の概略断面図である。

【図3】図３は、集熱器の断面図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システムが備える調光フィルムの概略断面図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システムのフロー図である。

【図6】図６は、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システムにおける媒体所定温度α、貯留水所定温度β、および、所定温度差γを示す説明図である。

【0012】

以下に、本発明に係る閉鎖型太陽熱集熱システムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［実施形態］
図１は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１の構成を模式的に示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１が備える集熱器２の概略断面図である。図３は、集熱器２の断面図である。図４は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１が備える調光フィルム３の概略断面図である。図５は、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１のフロー図である。

【0014】

本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、集熱器２と、調光フィルム３と、第１温度センサＳ１と、ストレージタンク（タンク）４と、第２温度センサＳ２と、循環ポンプ（ポンプ）５と、管部材６と、膨張タンク７と、安全弁８と、熱媒充填装置９と、制御部１０と、電源１１と、を備える。

【0015】

集熱器２は、例えば、家屋の屋根に設けられる。そして、図２に示す集熱器２は、例えば、集熱板２０と、ハウジング２１と、複数の集熱管２２と、分岐管２３と、合流管２４と、断熱材２６と、調光カバー２７と、を備える。そして、集熱器２は、熱媒を一時的に収容する集熱管２２を有し、太陽光を受けて集熱管２２に収容された熱媒を加熱する。

【0016】

熱媒は、例えば、水、合成油であり、集熱器２において太陽光を受けて集めた熱を、ストレージタンク４が有する熱交換器４１に移送する。

【0017】

集熱板２０は、矩形状に形成された２枚のプレート２０ａ、２０ｂを有し、これらの２枚のプレート２０ａ、２０ｂ同士を貼り合わせることによって形成される。プレート２０ａ，２５０は、例えば０．２～０．４ｍｍ程度の薄いステンレスの板材を使用することができる。

【0018】

集熱板２０は、熱媒を一時的に収容する集熱管２２と、各集熱管２２に熱媒を流入させる分岐管２３と、各集熱管２２から熱媒を流出させる合流管２４とを有する。

【0019】

各集熱管２２は、集熱板２０の内部に熱媒を流通させる流路であり、例えば２枚のプレート２０ａ、２０ｂの双方を互いに離隔するように波形に形成することで構成される。なお、各集熱管２２は、２枚のプレート２０ａ、２０ｂのいずれか一方を波形に形成することで構成してもよい。複数の集熱管２２は、互いに平行に配列される。そして、各集熱管２２は、上下方向に対して傾斜するように設置される。

【0020】

集熱管２２は、熱媒を収容し、長さ方向における一方の端部が分岐管２３に連結され、長さ方向における他方の端部が合流管２４に連結される。

【0021】

分岐管２３の一方の端部は、循環ポンプ５と集熱器２とを接続する第１管部材６１の端部に接続される。そして、分岐管２３の他方の端部は、複数の集熱管２２に接続される。

【0022】

合流管２４の一方の端部は、集熱器２と熱交換器４１とを接続する第２管部材６２の端部に接続される。そして、合流管２４の他方の端部は、複数の集熱管２２に接続される。

【0023】

ハウジング２１は、開口２１ｏを有する筐体２１ａと、光を透過する透過体で形成されて当該開口２１ｏを閉塞するカバー２１ｂと、を備える。そして、集熱器２は、筐体２１ａとカバー２１ｂとによって形成される収容空間２１ｓを有する。透過体は、例えばガラス、透明な合成樹脂で形成される。

【0024】

調光フィルム３は、集熱器２に設けられ、太陽と集熱管２２との間に介在する。より具体的に説明すると調光フィルム３は、カバー２１ｂの外側表面に配置される。調光フィルム３は、図４に示すように、液晶層３１と、一対の透明電極３２ａ、３２ｂと、一対の透明保護層３３ａ、３３ｂとを有する。液晶層３１は、多数の液晶分子を含む。そして、液晶層３１は、一対の透明電極３２ａ、３２ｂを介して電源１１から直流電圧が印加された状態では、液晶分子が液晶層３１の表面に対して直交した状態で配置されることによって液晶層３１で光が透過される。一方、液晶層３１は、電源１１から一対の透明電極３２ａ、３２ｂを介して電圧が印加されていない非印加状態では、多数の液晶分子が無秩序に配置されることによって、印加状態と比して液晶層３１で太陽光の透過量が減少される。つまり、調光フィルム３は、制御部１０からの指令に応じて電源１１からの電圧の印加に応じて太陽光の透過量を変化させる。より具体的に説明すると、制御部１０は、電源１１からの電圧を印加する印加状態とした場合には、太陽光の透過量を増加する一方、電源１１からの電圧を印加しない非印加状態とした場合には、印加状態に比して太陽光の透過量を減少させる。調光フィルム３を印加状態とした場合には、例えば、太陽光の透過量の割合が６０～９５％となる一方、調光フィルム３を非印加状態とした場合には、例えば、太陽光の透過量の割合が５～４０％となる。なお、太陽光の透過量の割合が１００％とは、ある物体を太陽光が透過する際、太陽光が減衰することなく透過することをいう。また、太陽光の透過量の割合が０％とは、ある物体を太陽光が透過する際、すべての太陽光が遮断されることをいう。また、調光フィルム３は、印加状態として太陽光の透過量を増加させた場合には当該太陽光で熱媒が加熱される一方、非印加状態として太陽光の透過量を減少させた場合には熱媒が冷却される。

【0025】

一対の透明電極３２ａ、３２ｂは、液晶層３１を挟んで当該液晶層３１の厚さ方向に配置される。一対の透明電極３２ａ、３２ｂのうち、一方の透明電極３２ａは例えば電源１１の正極に対して電気的に接続される一方、他方の透明電極３２ｂは例えば電源１１の負極に対して電気的に接続される。そして、一対の透明電極３２ａ、３２ｂは、電源１１からの直流電圧を液晶層３１に印加する。

【0026】

一対の透明保護層３３ａ、３３ｂは、一対の透明電極３２ａ、３２ｂを挟んで液晶層３１の厚さ方向に配置される。一対の透明保護層３３ａ、３３ｂは、液晶層３１および各透明電極３２ａ、３２ｂを外部から保護する。

【0027】

調光カバー２７は、透明な合成樹脂で形成され、調光フィルム３の表面であって、カバー２１ｂの反対面に配置され、調光フィルム３を外部から保護する。

【0028】

第１温度センサＳ１は、例えば、熱電対または測温抵抗体であり、集熱器２における熱媒温度Ｔ１を測定する。また、後述する媒体所定温度αは、例えば９０℃である。

【0029】

ストレージタンク（タンク）４は、貯留水を貯留し、集熱器２において加熱された熱媒の熱を受けて貯留水を加熱する熱交換器４１を有する。また、ストレージタンク４に貯留される貯留水は、家屋で温水として風呂等で使用される。

【0030】

第２温度センサＳ２は、例えば、熱電対または測温抵抗体であり、ストレージタンク４における貯留水温度Ｔ２を測定する。また、後述する貯留水所定温度βは、例えば８０℃である。

【0031】

循環ポンプ（ポンプ）５は、集熱器２と熱交換器４１との間で熱媒を循環させる。つまり、循環ポンプ５は、集熱器２において加熱された熱媒を熱交換器４１へ送り、かつ、熱交換器４１における水との熱交換によって冷却された熱媒を集熱器２へ送る。換言すると、循環ポンプ５は、後述する熱媒循環装置１２で熱媒を循環させる。

【0032】

管部材６は、円筒状に形成されて熱媒を収容する。本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、第１管部材６１と、第２管部材６２と、第３管部材６３と、を備える。

【0033】

第１管部材６１は、循環ポンプ５と集熱器２とを接続する。第２管部材６２は、集熱器２と熱交換器４１とを接続する。第３管部材６３は、熱交換器４１と循環ポンプ５とを接続する。

【0034】

閉鎖型太陽熱集熱システム１は、上述した集熱器２と、ストレージタンク４と、循環ポンプ５と、菅部材と、膨張タンク７と、安全弁８とによって、熱媒循環装置１２を構成する。

【0035】

膨張タンク７は、熱媒循環装置１２に収容された熱媒が温度上昇等によって膨張した場合に、当該膨張した容積を吸収する。膨張タンク７は、第３管部材６３の途中に設けられる。

【0036】

安全弁８は、例えば、調光フィルム３の故障等によって集熱器２において太陽光の透過量を減少させることができずに熱媒が気化する緊急事態時には、閉鎖型太陽熱集熱システム１の内部から気化した熱媒を放出する。安全弁８は、例えば、後述する第２管部材６２の途中に設けられる。

【0037】

熱媒充填装置９は、熱媒循環装置１２を一定期間運転した後、熱媒循環装置１２において循環する熱媒を交換する場合に使用される。熱媒充填装置９は、リザーブタンク９１と、熱媒充填ポンプ９２と、流入制御弁９３と、を備える。また、熱媒充填装置９は、何らかの故障によって熱媒の温度上昇を抑制することができず、熱媒が気化した緊急事態の後、気化した熱媒を放出することによって熱媒循環装置１２から減少した熱媒を補充する場合にも使用される。

【0038】

リザーブタンク９１は、熱媒循環装置１２における熱媒を交換または補充する場合、熱媒循環装置１２に充填または補充する熱媒を貯留する。

【0039】

熱媒充填ポンプ９２は、リザーブタンク９１に貯留される熱媒を熱媒循環装置１２に充填または補充する場合には駆動し、駆動することによってリザーブタンク９１に貯留される熱媒を熱媒循環装置１２に充填または補充する。

【0040】

流入制御弁９３は、熱媒充填装置９から熱媒循環装置１２に流入する熱媒を制御し、閉状態と、開状態とに切り替え可能に形成される。流入制御弁９３は、閉状態に切り替えられた場合には、熱媒充填装置９から熱媒循環装置１２に流入する熱媒が規制される。一方、流入制御弁９３は、開状態に切り替えられた場合には、熱媒循環装置１２にリザーブタンク９１に貯留される熱媒を充填および補充することが可能になる。流入制御弁９３は、通常、閉状態に切り替えられ、緊急事態後の場合または熱媒を交換する場合には、開状態に切り替えられる。

【0041】

制御部１０は、閉鎖型太陽熱集熱システム１の各部を統括的に制御する。より具体的に説明すると、制御部１０は、循環ポンプ５および熱媒充填ポンプ９２の駆動および停止を制御し、かつ、第１温度センサＳ１および第２温度センサＳ２の検知結果に基づいて調光フィルム３に印加する電圧を制御する。

【0042】

次に、上述した構成を有する閉鎖型太陽熱集熱システム１のフローについて、図５を用いて説明する。先ず、制御部１０は、測定された貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度β以下であるか否かを判断する（ステップＳ０１）。制御部１０は、測定された貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度β以下である場合には、ステップＳ０２に進む（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）。一方、制御部１０は、測定された貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度βより大きい場合には、ステップＳ０３に進む（ステップＳ０１：Ｎｏ）。

【0043】

次に、制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度α以下であるか否かを判断する（ステップＳ０２）。制御部１０は、測定された媒体所定温度α以下である場合には、ステップＳ０５に進む（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）。一方、制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度αより大きい場合には、ステップＳ０３に進む（ステップＳ０２：Ｎｏ）。

【0044】

次に、制御部１０は、電源１１からの直流電圧を調光フィルム３に印加しない非印加状態とし、太陽光の透過量を減少させてステップＳ０４に進む（ステップＳ０３）。

【0045】

次いで、制御部１０は、循環ポンプ５を停止した後（ステップＳ０４）、ステップＳ０１に戻る。

【0046】

次いで、制御部１０は、電源１１からの直流電圧を調光フィルム３に印加する印加状態とし、太陽光の透過量を増加させてステップＳ０６に進む（ステップＳ０５）。

【0047】

次に、制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１と、測定された貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差γ以下であるか否かを判断する（ステップＳ０６）。制御部１０は、測定された前記熱媒温度Ｔ１と、測定された貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差γ以下である場合（ステップＳ０６：Ｙｅｓ）ステップＳ０７に進む。制御部１０は、測定された前記熱媒温度Ｔ１と、測定された前記貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差γよりも大きい場合（ステップＳ０６：Ｎｏ）ステップＳ０８に進む。所定温度差γは、例えば５℃である。

【0048】

次いで、制御部１０は、循環ポンプ５の駆動を停止（ステップＳ０７）してステップＳ０１に戻る。熱媒ポンプの駆動を停止した場合には、熱媒循環装置１２において熱媒循環を行わない。熱媒温度Ｔ１と貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが小さい状態では、温度の高い熱媒を利用して貯留水温度Ｔ２を上昇することが困難である。この状態において、循環ポンプ５を駆動して熱媒を循環させても、無駄にエネルギーを消費することになる。そのため、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、熱媒温度Ｔ１と貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが小さい状態では、循環ポンプ５の駆動を停止して熱媒の循環を行わない。このため、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、無駄なエネルギーの消費を防止することができるとともに、熱媒の移動を規制して熱媒の温度が低下することを抑制することができる。

【0049】

次に、制御部１０は、循環ポンプ５を駆動（ステップＳ０８）してステップＳ０１に戻る。熱媒温度Ｔ１と貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが大きい状態では、温度の高い熱媒を利用して貯留水温度Ｔ２を上昇させることできる。そのため、制御部１０は、循環ポンプ５を駆動して、集熱器２とストレージタンク４との間で熱媒を循環する。そして、閉鎖型太陽熱集熱システム１は、集熱器２において太陽光を受けて熱媒の温度が上昇し、ストレージタンク４において熱媒の熱を受けて貯留水の温度が上昇し、家屋で温水を利用することができる。

【0050】

本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、以下の構成を有する。制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度α以下であり、かつ、測定された貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度β以下である場合には、調光フィルム３を印加状態とすることによって調光フィルム３で透過する太陽光を増加させて当該太陽光を受けて熱媒を加熱する。制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度αより大きい場合、または、測定された貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度βより大きい場合には、調光フィルム３を非印加状態とすることによって印加状態よりも調光フィルム３で透過する太陽光を減少させて集熱器２において熱媒の加熱を行わない。そのため、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１によれば、熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度α以下であり、かつ、貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度β以下である場合には、調光フィルム３で透過する太陽光を増加させて当該太陽光を受けて熱媒の加熱を行うため、熱媒で加熱した貯留水を利用することができる。その上、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１によれば、熱媒温度Ｔ１が媒体所定温度αより大きい場合、または、貯留水温度Ｔ２が貯留水所定温度βより大きい場合には、調光フィルム３によって透過する太陽光を減少させて熱媒の加熱を抑制するため、熱媒の気化を抑制することができる。しかも、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、集熱器２において太陽と集熱管２２との間に介在する調光フィルム３の制御によって太陽光の透過量を減少させて熱媒の温度を直接的に低下させる。このため、例えば、システムに放熱器または冷却装置を設けて熱媒の温度を間接的に低下させる場合と比べて簡単な構成で熱媒の気化を抑制することができる。

【0051】

本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、以下の構成を有する。制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１と、測定された貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差γ以下である場合、循環ポンプ５の駆動を停止して熱媒の循環を行わない。また、制御部１０は、測定された熱媒温度Ｔ１と、測定された貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差γよりも大きい場合、循環ポンプ５を駆動して熱媒の循環を行う。それらのため、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、熱媒温度Ｔ１と貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが大きい場合には、循環ポンプ５を駆動して加熱した貯留水を利用することができる。その上、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、例えば、当該システムの立ち上げ時に熱媒温度Ｔ１と貯留水温度Ｔ２との温度差ΔＴが低いことにより、熱媒の熱を貯留水に利用できない場合には、循環ポンプ５の駆動を停止して無駄なエネルギー消費を防止することができるとともに、熱媒の移動を規制して熱媒の温度が低下することを抑制することができる。

【0052】

なお、上述した実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、ハウジング２１のカバー２１ｂと、調光カバー２７との間に調光フィルム３を設けるもので説明した。しかし、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、それに限られず、カバー２１ｂの内面に調光フィルム３を貼り付け、調光カバー２７を設けなくてもよい。つまり、ハウジング２１の内部に調光フィルム３を設けてもよい。

【0053】

［実施形態の変形例］
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。図６は、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１における媒体所定温度α、貯留水所定温度β、および、所定温度差γを示す説明図である。上述した実施形態の制御部１０は、調光フィルム３を印加状態とする媒体所定温度αと、調光フィルム３を非印加状態とする媒体所定温度αとが同一であるものを説明した。

【0054】

一方、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、図６に示すように、調光フィルム３を印加状態とする媒体所定温度α１と、調光フィルム３を非印加状態とする媒体所定温度α２とが異なる。より具体的に説明すると、制御部１０は、調光フィルム３を非印加状態とする媒体所定温度α２を、調光フィルム３を印加状態とする媒体所定温度α１よりも低くする。例えば、制御部１０は、媒体所定温度α２が８５℃となった場合、調光フィルム３を非印加状態として太陽光の透過量を減少する一方、媒体所定温度α１は９０℃となるまで、調光フィルム３を印加状態として太陽光の透過量を増加する。つまり、変形例に係る媒体所定温度αは、ある一定の幅を有する。

【0055】

変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、調光フィルム３で太陽光の透過量を減少する媒体所定温度α２を、調光フィルム３で太陽光の透過量を増加する媒体所定温度α１よりも低くする。そのため、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、低い媒体所定温度α２で太陽光の透過量を減少させるため、熱媒の気化を一層抑制することができる。

【0056】

また、上述した実施形態の制御部１０は、調光フィルム３を印加状態とする貯留水所定温度βと、調光フィルム３を非印加状態とする貯留水所定温度βとが同一であるものを説明した。

【0057】

一方、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、調光フィルム３を印加状態とする貯留水所定温度β１と、調光フィルム３を非印加状態とする貯留水所定温度β２とが異なる。より具体的に説明すると、制御部１０は、調光フィルム３を非印加状態とする貯留水所定温度β２を、調光フィルム３を印加状態とする貯留水所定温度β１よりも低くする。例えば、制御部１０は、貯留水所定温度β２が７５℃となった場合、調光フィルム３を非印加状態として太陽光の透過量を減少する一方、貯留水所定温度β１は８０℃となるまで、調光フィルム３を印加状態として太陽光の透過量を増加する。つまり、変形例に係る貯留水所定温度βは、ある一定の幅を有する。

【0058】

変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、調光フィルム３で太陽光の透過量を減少する貯留水所定温度β２を、調光フィルム３で太陽光の透過量を増加する貯留水所定温度β１よりも低くする。そのため、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、低い貯留水所定温度β２で太陽光の透過量を減少させるため、熱媒の気化を一層抑制することができる。

【0059】

さらに、上述した実施形態の制御部１０は、循環ポンプ５を駆動する所定温度差γと、循環ポンプ５の駆動を停止する所定温度差γとが同一であるものを説明した。

【0060】

一方、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、循環ポンプ５の駆動を停止する所定温度差γ１と、循環ポンプ５を駆動する所定温度差γ２とが異なる。より具体的に説明すると、制御部１０は、循環ポンプ５の駆動を停止する所定温度差γ２を、循環ポンプ５を駆動する所定温度差γ１よりも低くする。例えば、制御部１０は、温度差ΔＴが所定温度差γ２である３℃となった場合、循環ポンプ５の駆動を停止する一方、温度差ΔＴが所定温度差γ１である５℃となった場合、循環ポンプ５を駆動する。つまり、変形例に係る所定温度差γは、ある一定の幅を有する。

【0061】

変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、循環ポンプ５の駆動を停止する所定温度差γ２を、循環ポンプ５を駆動する所定温度差γ１よりも小さくする。そのため、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、一旦、循環ポンプ５の駆動を停止した直後に、循環ポンプ５を駆動することを防止することができる。その結果、変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、循環ポンプ５の駆動と停止を繰り返すことを防止することができ、無駄なエネルギー消費を確実に防止することができる。

【0062】

なお、上述した実施形態および変形例に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、集熱器２として、２枚のプレート２０ａ、２０ｂ同士を貼り合わせることによって形成される集熱板２を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る閉鎖型太陽熱集熱システム１は、それに限られず、他の構造の集熱板を用いてもよいし、周知の集熱器を用いてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１ 閉鎖型太陽熱集熱システム
１１ 電源
２ 集熱器
２２ 集熱管
３ 調光フィルム
４ ストレージタンク（タンク）
４１ 熱交換器
５ 循環ポンプ（ポンプ）
１０ 制御部
Ｓ１ 第１温度センサ
Ｓ２ 第２温度センサ
Ｔ１ 熱媒温度
Ｔ２ 貯留水温度
α 媒体所定温度
β 貯留水所定温度
γ 所定温度差
ΔＴ 温度差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】