特許 7688685 太陽光集熱システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-27

(45)【発行日】2025-06-04

(54)【発明の名称】太陽光集熱システム

(51)【国際特許分類】

   F24S 50/80 20180101AFI20250528BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20250528BHJP

   F24H 15/215 20220101ALI20250528BHJP

   F24H 15/219 20220101ALI20250528BHJP

   F24H 15/258 20220101ALI20250528BHJP

   F24H 15/335 20220101ALI20250528BHJP

   F24H 15/31 20220101ALI20250528BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20250528BHJP

   F24S 90/00 20180101ALI20250528BHJP

【ＦＩ】

F24S50/80

F24H1/18 G

F24H15/215

F24H15/219

F24H15/258

F24H15/335

F24H15/31

F24H1/00 621C

F24S90/00 100

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023188416

(22)【出願日】2023-11-02

(65)【公開番号】P2025076665

(43)【公開日】2025-05-16

【審査請求日】2025-02-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】杉本 明男

(72)【発明者】

【氏名】上松 康二

(72)【発明者】

【氏名】小林 学

(72)【発明者】

【氏名】藤澤 亮

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－４３３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－９４１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６６７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１１６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １／００－１５／４９３

Ｆ２４Ｓ １０／００－９０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒を流通させるための中空部、太陽光を受光する受光部、及び周囲空気との間で対流伝熱を行わせる非断熱部を有し、前記太陽光からの輻射熱及び前記周囲空気からの対流熱を前記熱媒に伝達する太陽光集熱パネルと、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱媒タンクから前記太陽光集熱パネルに前記熱媒を送り、前記太陽光集熱パネルから前記熱媒タンクに前記熱媒を送る熱媒循環ラインと、
前記熱媒循環ラインに沿った前記熱媒の流通可否の切換、及び前記熱媒の流量の調整の少なくともいずれかを行う熱媒流通制御機構と、
制御装置と、を備え、
前記太陽光集熱パネルが、光透過性を有する材料で成形された外皮で躯体の全体を覆ってなる農業ハウスの内部に設置され、
前記制御装置が、
前記太陽光集熱パネルへの輻射入熱量を測定し、
前記太陽光集熱パネルと前記周囲空気との間の対流伝熱量を測定し、
前記輻射入熱量及び前記対流伝熱量に基づいて、前記熱媒流通制御機構を制御する、
太陽光集熱システム。

【請求項2】

前記対流熱が前記太陽光集熱パネルから前記周囲空気に伝達されるときに、前記対流伝熱量が負となり、
前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値未満である場合に、前記熱媒の前記太陽光集熱パネルへの供給を停止するように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
請求項１に記載の太陽光集熱システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記輻射入熱量と前記対流伝熱量との和を獲得熱量として算出し、前記獲得熱量が正である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
請求項２に記載の太陽光集熱システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記対流伝熱量が正である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
請求項２に記載の太陽光集熱システム。

【請求項5】

全天日射量を測定する日射計を更に備え、
前記制御装置は、前記日射計で測定された前記全天日射量と、前記受光部の表面積とに基づいて、前記輻射入熱量を単位時間当たり熱量として測定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。

【請求項6】

前記太陽光集熱パネルの前記周囲空気の温度を測定する外気温度センサと、
前記太陽光集熱パネル側の温度を測定するパネル温度センサと、を更に備え、
前記制御装置は、前記外気温度センサ及び前記パネル温度センサそれぞれで測定された前記温度の差と、前記非断熱部の外表面積と、前記非断熱部の対流熱伝達率とに基づいて、前記対流伝熱量を単位時間当たり熱量として測定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。

【請求項7】

前記パネル温度センサは、前記非断熱部の表面温度を測定する表面温度センサ、前記中空部の入口近傍の温度を測定する入口温度センサ、及び前記中空部の出口近傍の温度を測定する出口温度センサの少なくとも１つによって構成される、
請求項６に記載の太陽光集熱システム。

【請求項8】

前記熱媒タンクが、第１熱媒タンクと、前記第１熱媒タンクとは別体の第２熱媒タンクとを含み、
前記熱媒循環ラインが、前記第１熱媒タンクから前記中空部に前記熱媒を送る流入ラインと、前記中空部から前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る流出ラインとを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。

【請求項9】

前記熱媒循環ラインが、前記流出ラインから分岐して前記熱媒を前記第１熱媒タンクに戻す戻りラインを更に含み、
前記熱媒流通制御機構が、前記流出ラインを介して前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る状態と、前記戻りラインを介して前記第１熱媒タンクに前記熱媒を戻す状態とを切り換える方向切換機構を含む、
請求項８に記載の太陽光集熱システム。

【請求項10】

前記熱媒タンクが、底部に設けられた出口、及び上部に設けられた入口を有した成層型であり、
前記熱媒循環ラインが、前記熱媒タンクの前記出口を前記中空部に接続する流入ラインと、前記中空部を前記熱媒タンクの前記入口に接続する流出ラインとを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光集熱システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、貯熱槽部から集熱部に熱媒を供給し、集熱部において太陽熱で熱媒を温め、集熱部から貯熱槽部に熱媒を戻す太陽集熱制御装置を開示している。集熱部及び貯熱槽部のような装置内部の温度条件に従って、熱媒を循環させるポンプの作動可否が切り換えられる。例えば、集熱部の温度が貯熱槽部の温度よりも所定温度以上高い場合、及び熱媒戻り配管部の温度が貯熱槽部の温度よりも所定温度以上高い場合には、ポンプが作動する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭５８－１０２０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような従来の太陽光集熱システムにおいては、パネル状の集熱部において、太陽光からの輻射熱を熱媒に伝達することに重きが置かれており、集熱部で獲得される熱量に関し、改善の余地があると考えられる。

【0005】

本発明は、太陽光集熱パネルで獲得される熱量の改善を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、熱媒を流通させるための中空部、太陽光を受光する受光部、及び周囲空気との間で対流伝熱を行わせる非断熱部を有し、前記太陽光からの輻射熱及び前記周囲空気からの対流熱を前記熱媒に伝達する太陽光集熱パネルと、前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、前記熱媒タンクから前記太陽光集熱パネルに前記熱媒を送り、前記太陽光集熱パネルから前記熱媒タンクに前記熱媒を送る熱媒循環ラインと、前記熱媒循環ラインに沿った前記熱媒の流通可否の切換、及び前記熱媒の流量の調整の少なくともいずれかを行う熱媒流通制御機構と、制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記太陽光集熱パネルへの輻射入熱量を測定し、前記太陽光集熱パネルと前記周囲空気との間の対流伝熱量を測定し、前記輻射入熱量及び前記対流伝熱量に基づいて、前記熱媒流通制御機構を制御する、太陽光集熱システムを提供する。

【0007】

ここで、一般に、太陽光集熱パネルには、周囲空気との間の対流伝熱を阻止すべく、断熱構造が採用されてきた。これに対し、上記構成によれば、太陽光集熱パネルが、周囲空気との間で対流伝熱を生じさせることを期待された非断熱部を積極的に有している。そのため、太陽光集熱パネルにおいて、太陽光からの輻射熱のみならず、周囲空気からの対流熱を熱媒に伝達でき、太陽光集熱パネルにおける獲得熱量が大きくなる。更に、熱媒の流通可否の切換又は熱媒の流通量の調整が、輻射入熱量及び対流伝熱量に基づいて行われる。そのため、熱媒による熱回収の最適化が図られる。

【0008】

前記対流熱が前記太陽光集熱パネルから前記周囲空気に伝達されるときに、前記対流伝熱量が負となり、前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値未満である場合に、前記熱媒の前記太陽光集熱パネルへの供給を停止するように、前記熱媒流通制御機構を制御してもよい。

【0009】

ここで、周囲空気からの対流熱を獲得すべく太陽光集熱パネルに非断熱部を設けた場合には、状況によっては、対流熱が太陽光集熱パネルから周囲空気へと逃げていくことも考えられる。これに対し、上記構成によれば、太陽光集熱パネルから周囲空気へと出ていく対流伝熱量が、太陽光集熱パネルで受ける輻射入熱量を上回る場合に、熱媒の供給が停止する。したがって、熱媒の降温を防止でき、熱媒による熱回収の最適化が図られる。

【0010】

前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値以上である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御してもよい。

【0011】

上記構成によれば、太陽光集熱パネルから周囲空気へと出ていく対流伝熱量が、太陽光集熱パネルで受ける輻射入熱量を下回る場合に、熱媒が循環する。したがって、太陽光集熱パネルで獲得されている熱量で熱媒を昇温できる。

【0012】

前記制御装置は、前記対流伝熱量が正である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御してもよい。

【0013】

上記構成によれば、対流熱が周囲空気から太陽光集熱パネルに入っている場合に、熱媒が循環する。したがって、太陽光集熱パネルで獲得されている熱量で熱媒を昇温できる。

【0014】

前記太陽光集熱システムが、全天日射量を測定する日射計を更に備え、前記制御装置は、前記日射計で測定された前記全天日射量と、前記受光部の表面積とに基づいて、前記輻射入熱量を単位時間当たり熱量として測定してもよい。

【0015】

上記構成によれば、時々刻々と変化し得る全天日射量の測定結果に基づき、輻射入熱量を単位時間当たりの熱量として逐次測定できる。このような輻射入熱量に基づいて、熱媒の流通可否の切換又は熱媒の流通量の調整が行われるので、雲量の変動等の環境変化に対する制御の追従性が向上し、熱媒による熱回収を最適化しやすい。

【0016】

前記太陽光集熱システムが、前記太陽光集熱パネルの前記周囲空気の温度を測定する外気温度センサと、前記太陽光集熱パネル側の温度を測定するパネル温度センサと、を更に備え、前記制御装置は、前記外気温度センサ及び前記パネル温度センサそれぞれで測定された前記温度の差と、前記非断熱部の外表面積と、前記非断熱部の対流熱伝達率とに基づいて、前記対流伝熱量を単位時間当たり熱量として測定してもよい。

【0017】

上記構成によれば、時々刻々と変化し得る温度差の測定結果に基づき、対流伝熱量を単位時間当たりの熱量として逐次測定できる。このような対流伝熱量に基づいて、熱媒の流通可否の切換又は熱媒の流通量の調整が行われるので、温度の変動等の環境変化に対する環境変化に対する制御の追従性が向上し、熱媒による熱回収を最適化しやすい。

【0018】

前記パネル温度センサは、前記非断熱部の表面温度を測定する表面温度センサ、前記中空部の入口近傍の温度を測定する入口温度センサ、及び前記中空部の出口近傍の温度を測定する出口温度センサの少なくとも１つによって構成されてもよい。

【0019】

上記構成によれば、パネル温度を精度よく測定できる。

【0020】

前記熱媒タンクが、第１熱媒タンクと、前記第１熱媒タンクとは別体の第２熱媒タンクとを含み、前記熱媒循環ラインが、前記第１熱媒タンクから前記中空部に前記熱媒を送る流入ラインと、前記中空部から前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る流出ラインとを含んでもよい。

【0021】

上記構成によれば、集熱する時間内で太陽光集熱パネルに供給される熱媒の温度を太陽光集熱パネルの温度より低く、温度差を大きく維持できるので、太陽光集熱パネルから熱媒への伝熱量を高く維持でき、結果として、太陽光集熱パネルで獲得した第２タンクにおける蓄熱量を増やすことができる。

【0022】

前記熱媒循環ラインが、前記流出ラインから分岐して前記熱媒を前記第１熱媒タンクに戻す戻りラインを更に含み、前記熱媒流通制御機構が、前記流出ラインを介して前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る状態と、前記戻りラインを介して前記第１熱媒タンクに前記熱媒を戻す状態とを切り換える方向切換機構を含んでもよい。

【0023】

上記構成において、熱媒が第１熱媒タンクから太陽光集熱パネルを経て第１熱媒タンクに戻る場合には、第１熱媒タンクの熱媒温度を上昇させることができ、高温の熱媒を得ることができる。また、熱媒を第１熱媒タンクから太陽光集熱パネルを経て第２熱媒タンクに送る場合には、熱媒温度を第１熱媒タンクに戻す場合に比べて高くできないが、集熱量を最大化することができる。

【0024】

前記熱媒タンクが、底部に設けられた出口、及び上部に設けられた入口を有した成層型であり、前記熱媒循環ラインが、前記熱媒タンクの前記出口を前記中空部に接続する流入ラインと、前記中空部を前記熱媒タンクの前記入口に接続する流出ラインとを含んでもよい。

【0025】

上記構成によれば、熱媒タンクの数を増やすことなく、集熱量を高く維持できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、太陽光集熱パネルで獲得される熱量を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態に係る太陽光集熱システムの全体構成を示す概要図。

【図2A】太陽光集熱パネルの斜視図。

【図2B】太陽光集熱パネルの分解斜視図。

【図2C】太陽光集熱パネルの断面図。

【図3】第１実施形態に係る太陽光集熱システムの要部を示す概要図。

【図4】制御装置によって実行される処理を示すフローチャート。

【図5】輻射入熱量、外気温度、及びパネル温度の時間変化を示すグラフ。

【図6】第２実施形態に係る太陽光集熱システムの概要図。

【図7】第３実施形態に係る太陽光集熱システムの概要図。

【図8】第４実施形態に係る太陽光集熱システムの概要図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全図を通じて同一の符号を付し、詳細な説明の重複を省略する。

【0029】

（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係る太陽光集熱システム１は、太陽光集熱パネル２、熱媒タンク３、熱媒循環ライン４、及び熱媒流通制御機構５を備える。

【0030】

太陽光集熱パネル２は、平坦な板状であり、液相の熱媒Ｍを流通させる流路を形成する。熱媒タンク３は、熱媒Ｍを貯留する。熱媒Ｍは、例えば水である。ただし、エチレングリコールを主成分とした不凍液のように、水以外の液体が熱媒Ｍとして使用されてもよい。

【0031】

本実施形態では、熱媒タンク３が単体である。熱媒循環ライン４には、熱媒タンク３から太陽光集熱パネル２に熱媒Ｍを送る流入ライン４ａと、太陽光集熱パネル２から熱媒タンク３に熱媒Ｍを送る流出ライン４ｂとが含まれる。

【0032】

熱媒タンク３は、断熱構造を有し、熱媒タンク３の熱媒Ｍの温度を周囲温度に関わらず必要とされる温度に管理可能である。流入ライン４ａ及び流出ライン４ｂは、金属や樹脂製のパイプ等の配管部材によって構成されている。配管部材も、断熱構造を有していてもよい。

【0033】

熱媒流通制御機構５は、熱媒循環ライン４に沿った熱媒Ｍの流通可否の切換、及び熱媒循環ライン４に沿った熱媒Ｍの流量の調整の少なくともいずれかを行う。本実施形態では、熱媒流通制御機構５が、切換及び調整の両方を行い得るように構成されている。

【0034】

熱媒流通制御機構５には、熱媒Ｍを熱媒循環ライン４に沿って圧送するポンプ５ａと、熱媒循環ライン４上に介在するバルブ５ｂとが含まれ得る。図示の例では、ポンプ５ａ及びバルブ５ｂが流入ライン４ａ上に介在しているが、ポンプ５ａは、熱媒タンク３内に設けられていてもよいし、バルブ５ｂは、流出ライン４ｂ上に介在していてもよい。

【0035】

本実施形態では、一例として、ポンプ５ａが定容量形であり、バルブ５ｂが流量調整弁である。熱媒Ｍの流通可否の切換が、ポンプ５ａの作動状態と停止状態との切換によって実現される。熱媒Ｍの流量の調整が、バルブ５ｂの開度の調整によって実現される。ただし、これは一例であり、バルブ５ｂが開閉弁である場合、バルブ５ｂの開状態と閉状態とを切り換えることで、熱媒Ｍの流通可否を切換可能である。ポンプ５ａが可変容量形である場合、ポンプ５ａの容量を調整することで、熱媒Ｍの吐出量ひいては流量を調整可能である。

【0036】

熱媒Ｍは、ポンプ５ａにより、熱媒タンク３から流入ライン４ａを介して太陽光集熱パネル２に圧送される。熱媒Ｍは、太陽光集熱パネル２の内部を流通する過程で、太陽光集熱パネル２において集熱された熱により温められる。熱媒Ｍは、太陽光集熱パネル２から流出すると、流出ライン４ｂを介して熱媒タンク３に送られる。これにより、温水が熱媒タンク３に貯留される。

【0037】

次に、図２Ａ～図２Ｃを参照して、太陽光集熱パネル２の構造について説明する。太陽光集熱パネル２は、パネル本体１１、第１ヘッダ１２、第２ヘッダ１３、入口１４、及び出口１５を有する。

【0038】

パネル本体１１は、アルミニウム合金の押出材によって構成されている。アルミニウム合金としては、熱伝導性に優れた１０００系、あるいは熱伝導性にも強度にも優れた６０００系が好適である。

【0039】

パネル本体１１は、第１主壁１１ａ、第２主壁１１ｂ、及び一対の側壁１１ｃを有する。第１主壁１１ａ、第２主壁１１ｂ、及び一対の側壁１１ｃは、長尺で幅広で低背の角筒を形成し、角筒の長手方向の両端が開口している。この長手方向が押出方向である。第１主壁１１ａは、矩形状の平板である。長辺がパネル本体１１の長手方向に延在し、短辺がパネル本体１１の幅方向に延在し、板厚方向がパネル本体１１の高さ方向と対応する。一対の側壁１１ｃは、第１主壁１１ａの両側縁部それぞれから立設される。第２主壁１１ｂは、第１主壁１１ａと同形状の平板であり、第１主壁１１ａと平行に配置され、板厚方向に見たときに第１主壁１１ａと完全に重なり、一対の側壁１１ｃの端部同士を接続する。これら４つの壁が、長手方向の両端で、幅広且つ低背の矩形状の開口を画定する。

【0040】

パネル本体１１は、複数の隔壁１１ｄを有する。複数の隔壁１１ｄは、一対の側壁１１ｃの間で側壁１１ｃと平行に延在し、第１主壁１１ａ及び第２主壁１１ｂの内面同士を接続する。隔壁１１ｄにより、前述した４つの壁で囲まれた空間が、幅方向に並ぶ複数の中空部２ａに区画される。

【0041】

図示例では、隔壁１１ｄが６個であり、中空部２ａがそれより１つ多い７個であるが、中空部２ａの個数は適宜変更可能である。各中空部２ａは、矩形状の断面を有する。押出成形を使用することで、このように複数の閉断面あるいは複数の中空部２ａを有する構造を一体で連続して製造できる。図示例では、第１主壁１１ａ、第２主壁１１ｂ、及び一対の側壁１１ｃは平坦であるが、内部に中空部を有していれば、平坦でなく、凹凸を有していても良いし、第１主壁１１ａ、第２主壁１１ｂ、及び一対の側壁１１ｃの少なくとも一面に複数の突起（フィン）を設けてもよい。凸凹やフィンを設けることにより、受光面積や空気との接触面積が増え、輻射入熱量や対流伝熱量を増やすことができる。

【0042】

各中空部２ａは、長手方向の両端で開口している。第１ヘッダ１２は、中空部２ａの一端側の開口を閉塞する。第２ヘッダ１３は、中空部２ａの他端側の開口を閉塞する。第１ヘッダ１２も第２ヘッダ１３も、複数の中空部２ａの開口をまとめて閉塞する。

【0043】

第１ヘッダ１２は、蓋板１２ａ、蓋板１２ａの周縁部から立設された周壁１２ｂ、及び蓋板１２ａと周壁１２ｂとで囲まれた内部空間１２ｃを有する。内部空間１２ｃは、蓋板１２ａと反対側で開放される。内部空間１２ｃの断面（周壁１２ｂの内周面の断面）は、パネル本体１１の外周面の断面と同じ形状（本実施形態では長方形状）を有する。第１ヘッダ１２は、パネル本体１１の一端部に当接され、パネル本体１１に液密に接合される。

【0044】

長手方向の他端部についても、これと同様である。第２ヘッダ１３は、第１ヘッダ１２と同様にして蓋板１３ａ、周壁１３ｂ、及び内部空間１３ｃを有し、第１ヘッダ１２と同様にしてパネル本体１１の長手方向の他端部に装着される。

【0045】

入口１４及び出口１５は、第１ヘッダ１２又は第２ヘッダ１３に設けられる。入口１４は、流入ライン４ａ（図１及び図３を参照）と接続され、出口１５は、流出ライン４ｂ（図１及び図３を参照）と接続される。入口１４は、筒状又はニップル状であり、配管部材としての流入ライン４ａが入口１４に液密に装着される。出口１５及び流出ライン４ｂについても、これと同様である。

【0046】

本実施形態では、単一の入口１４が第１ヘッダ１２に設けられており、単一の出口１５が第２ヘッダ１３に設けられている。入口１４及び出口１５は、対応する蓋板１２ａ，１３ａを貫通している。熱媒Ｍは、入口１４を介して、第１ヘッダ１２の内部空間１２ｃに流入し、更に、内部空間１２ｃから複数の中空部２ａそれぞれに分流する。熱媒Ｍは、複数の中空部２ａそれぞれから第２ヘッダ１３の内部空間１３ｃで合流し、更に、内部空間１３ｃから出口１５を介して流出する。

【0047】

このように、太陽光集熱パネル２を通して、熱媒Ｍは、長手方向の一方側から他方側に向かう一方向に流れる。熱媒Ｍは、中空部２ａを充満する状態、すなわち中空部２ａを画定しているパネル本体１１の壁及びその内面と接触する状態で、中空部２ａを流通する。

【0048】

図３を参照して、太陽光集熱パネル２は、太陽光を受光する受光部２ｂを有する。太陽光集熱パネル２は、太陽光からの輻射熱を熱媒Ｍに伝達する。また、太陽光集熱パネル２は、周囲空気との間で対流伝熱を行わせることを期待された非断熱部２ｃを積極的に有する。対流熱が周囲空気から太陽光集熱パネル２に伝達されているとき、太陽光集熱パネル２は、その対流熱を熱媒Ｍに伝達する。輻射熱及び対流熱は、パネル本体１１における固体伝熱により、熱媒Ｍに伝達され、それにより熱媒Ｍが温められる。

【0049】

単位時間当たりの太陽光集熱パネル２の獲得熱量Ｑは、輻射入熱量Ｑ１と対流伝熱量Ｑ２との和として定義され得る（Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２）。熱媒Ｍは、この獲得熱量Ｑと熱媒Ｍの流量とに応じた温度上昇量で、入口１４から出口１５に至るまでの間に昇温する。

【0050】

「輻射入熱量Ｑ１」は、単位時間当たりに、太陽光によって太陽光集熱パネル２（特に、その受光部２ｂ）に入熱される輻射熱の量（W）として定義され得る。輻射入熱量Ｑ１は、次式（１）で表される。

【0051】

Ｑ１＝αＷsunＡsun ……（１）
ここで、αは、太陽光集熱パネル２の表面の輻射率（無次元）、より具体的には、受光部２ｂの輻射率である。Ｗsunは、全天日射量（W/m²）である。Ａsunは、太陽光集熱パネル２の受光面積（m²）、より具体的には、受光部２ｂの表面積である（以下、単に受光面積Ａsunと称する）。

【0052】

受光部２ｂは、第１主壁１１ａ、第２主壁１１ｂ、一対の側壁１１ｃ、第１ヘッダ１２、及び第２ヘッダ１３の外面のすべてもしくは一部である。受光部２ｂの表面は、黒色に塗装される。これにより、受光部２ｂの輻射率αが１に近い値となり、太陽光集熱パネル２の集熱比が向上する。アルミニウム合金の輻射率は、10^-2から10^-1オーダーの数値であるため、パネル本体１１がアルミニウム合金製である場合には、塗装による効果が顕著に得られる。なお、集熱比とは、日照により獲得された単位面積あたりの熱エネルギーを全天日射量Ｗsunで除算して得られる無次元の数値であり、１に近いほど集熱効率が高いことを示す。

【0053】

「対流伝熱量Ｑ２」は、単位時間当たりに、周囲空気と太陽光集熱パネル２（特に、その非断熱部２ｃ）との間で交換される対流熱の量（W）として定義され得る。対流伝熱量Ｑ２は、次式（２）で表される。

【0054】

Ｑ２＝μ（Ｔair－Ｔp）Ａp ……（２）
ここで、μは、太陽光集熱パネル２の対流熱伝達率（W/K・m²）、より具体的には、非断熱部２ｃの対流熱伝達率である。Ｔairは、太陽光集熱パネル２の周囲空気の温度（K）である（以下、外気温度Ｔairと称する）。Ｔpは、太陽光集熱パネル２側の温度（K）である（以下、パネル温度Ｔpと称する）。Ａpは、太陽光集熱パネル２の外表面積（m²）、より具体的には、非断熱部２ｃの外表面積である（以下、単に外表面積Ａpと称する）。

【0055】

熱媒Ｍは、中空部２ａを画定する壁の内面に接触する。第１主壁１１ａ、第２主壁１１ｂ、一対の側壁１１ｃ、第１ヘッダ１２、及び第２ヘッダ１３の内面の略全体が、熱媒Ｍと接触し、且つこれらの外面の略全体が、周囲空気と接する。本実施形態では、これらの内面にはもちろん、外面にも、断熱材が設けられていない。よって、パネル本体１１を構成する４つの壁及びヘッダ１２，１３の略全体が、非断熱部２ｃとしての役割を果たし得る。

【0056】

上式（２）に表されるとおり、対流伝熱量Ｑ２は、外気温度Ｔairとパネル温度Ｔpとの温度差に比例する。外気温度Ｔairがパネル温度Ｔpを上回るときには、対流伝熱量Ｑ２が正となる。対流熱が、周囲空気から太陽光集熱パネル２（特に、その非断熱部２ｃ）に伝達される。逆に、パネル温度Ｔpが外気温度Ｔairを上回るときには、対流伝熱量Ｑ２が負となる。対流熱は、太陽光集熱パネル２（特に、その非断熱部２ｃ）から周囲空気に伝達される。

【0057】

輻射率α、受光面積Ａsun、対流熱伝達率μ、及び外表面積Ａpは、太陽光集熱パネル２の設計仕様に応じて決定される。太陽光集熱パネル２の設計段階及び実用段階において、これらのパラメータは定数として取り扱われ得る。一方、全天日射量Ｗsun、外気温度Ｔair、及びパネル温度Ｔpは、時々刻々と変化する。輻射入熱量Ｑ１及び対流伝熱量Ｑ２の算出に際しては、これらパラメータの実時測定を必要とする。

【0058】

図１に戻り、太陽光集熱システム１は、日射計６、外気温度センサ７、及びパネル温度センサ８を更に備える。日射計６は、受光部２ｂの近傍に設置され、全天日射量Ｗsunを測定する。外気温度センサ７は、太陽光集熱パネル２の外部であって太陽光集熱パネル２の近傍に設けられ、外気温度Ｔairを測定又は検出する。パネル温度センサ８は、太陽光集熱パネル２の表面上又は内部に設けられ、パネル温度Ｔpを測定又は検出する。

【0059】

パネル温度センサ８は、表面温度センサ８ａ、入口温度センサ８ｂ、及び出口温度センサ８ｃの少なくともいずれか１つによって構成される。表面温度センサ８ａは、太陽光集熱パネル２の表面温度（以下、表面温度Ｔsfと称する）、特に非断熱部２ｃの外表面の温度を測定する。入口温度センサ８ｂは、太陽光集熱パネル２の熱媒Ｍの入口１４の近傍における温度（以下、入口温度Ｔinと称する）を測定する。出口温度センサ８ｃは、太陽光集熱パネル２の熱媒Ｍの出口１５の近傍における温度（以下、出口温度Ｔoutと称する）を測定する。入口温度Ｔinは、入口１４付近における太陽光集熱パネル２の内面の温度であってもよく、入口１４付近を流れる熱媒Ｍの温度であってもよい。出口温度Ｔoutについても、これと同様である。

【0060】

表面温度Ｔsf、入口温度Ｔin、及び出口温度Ｔoutのいずれか１つが、パネル温度Ｔpとして取り扱われてもよい。パネル温度Ｔpは、表面温度Ｔsf、入口温度Ｔin、及び出口温度Ｔoutのうちの２つ以上の温度の平均値であってもよい。表面温度Ｔsfは、１つの太陽光集熱パネル２における複数の測定点で測定されてもよい。その場合、複数の表面温度Ｔsfの測定結果の平均値が、表面温度Ｔsfの単一の測定結果として取り扱われてもよい。

【0061】

太陽光集熱システム１は、制御装置９を更に備える。制御装置９は、日射計６、外気温度センサ７、及びパネル温度センサ８と接続され、これら測定要素の測定結果を所定のサンプリング周期で逐次取得する。制御装置９は、熱媒流通制御機構５と接続され、測定結果に基づいて熱媒流通制御機構５を制御する。換言すれば、制御装置９は、測定結果に基づいて、熱媒循環ライン４に沿った熱媒Ｍの流通可否を制御し、又は熱媒循環ライン４に沿った熱媒Ｍの流量を制御する。

【0062】

制御装置９は、例えば、ソフトウェアと協働して所定の機能を実現するＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御装置９は、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路または再構成可能な電子回路等のハードウェア回路で構成されてもよいし、種々の半導体集積回路で構成されてもよい。種々の半導体集積回路としては、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵの他に、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が挙げられる。また、制御装置９は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置を含んでもよい。具体的には、制御装置９は、例えば、デスクトップパソコン、ノートパソコン、ワークステーション、又はタブレット端末のような情報処理装置又は同等の機能を有するプリント基板等で構成され得る。

【0063】

制御装置９の記憶装置は、以下に説明する処理を実行するためのプログラム及び情報を記憶する。記憶装置に予め記憶される情報としては、輻射率α、受光面積Ａsun、対流熱伝達率μ、及び外表面積Ａpの数値を例示できる。

【0064】

図４は、制御装置９により実行される処理のフローを示す。制御装置９は、図示されるフローに沿った処理を所定の制御周期おきに繰り返し実行する。

【0065】

制御装置９は、日射計６から出力される全天日射量Ｗsun、外気温度センサ７から出力される外気温度Ｔair、及びパネル温度センサ８から出力されるパネル温度Tpの測定結果をそれぞれ取得する（ステップＳ１）。パネル温度Ｔpは、上記のように、表面温度Ｔsfそのものでもよく、入口温度Ｔinそのものでもよく、出口温度Ｔoutそのものでもよく、これら複数の温度に基づいて算出されてもよい。制御装置９は、取得された測定結果をパネル温度Ｔpとして設定し、又は取得された複数種の測定結果からパネル温度Ｔpを算術的に測定結果として用いても良い。

【0066】

次に、制御装置９は、上式（１）に従って、輻射入熱量Ｑ１を計算する（ステップＳ２）。式（１）中の因子としての輻射率α及び受光面積Ａsunは、記憶装置から読み出され得る。

【0067】

また、制御装置９は、測定された外気温度Ｔairとパネル温度Ｔpとの温度差に基づいて、上式（２）に従って、対流伝熱量Ｑ２を計算する（ステップＳ２）。式（２）中の因子としての対流熱伝達率μ及び外表面積Ａpは、記憶装置から読み出され得る。

【0068】

次に、制御装置９は、測定された対流伝熱量Ｑ２が０又は正であるか判定する（ステップＳ３ａ）。対流伝熱量Ｑ２が負である場合（Ｓ３ａ：ＮＯ）、輻射入熱量Ｑ１の絶対値が、対流伝熱量Ｑ２の絶対値以上であるか判定する（ステップＳ３ｂ）。

【0069】

対流伝熱量Ｑ２が０又は正である場合（Ｓ３ａ：ＹＥＳ）には、制御装置９は、熱媒Ｍの流通を継続するように、熱媒流通制御機構５を制御する（ステップＳ４）。対流伝熱量Ｑ２が負であり（Ｓ３ａ：ＮＯ）、且つ輻射入熱量Ｑ１の絶対値が対流伝熱量Ｑ２の絶対値以上である（Ｓ３ｂ：ＹＥＳ）場合にも、ステップＳ４に進む。熱媒Ｍの流通の継続のため、制御装置９は、例えば、ポンプ５ａの作動を継続させ、バルブ５ｂの開度を所定開度以上に保つ。

【0070】

対流伝熱量Ｑ２が負であり（Ｓ３ａ：ＮＯ）、且つ輻射入熱量Ｑ１の絶対値が対流伝熱量Ｑ２の絶対値未満である場合（Ｓ３ｂ：ＮＯ）には、制御装置９は、熱媒Ｍの流通を停止するように、熱媒流通制御機構５を制御する（ステップＳ５）。熱媒Ｍの流通の停止のため、制御装置９は、例えば、ポンプ５ａを停止させ、バルブ５ｂの開度を全閉にする。

【0071】

ここで、輻射入熱量Ｑ１は全天日射量Ｗsunに比例する。全天日射量Ｗsunは負になり得ないため、輻射入熱量Ｑ１もゼロ又は正である。対流伝熱量Ｑ２が０又は正であれば（Ｓ３ａ：ＹＥＳ）、獲得熱量Ｑはゼロ又は正である。対流伝熱量Ｑ２が負であったとしても、対流伝熱量Ｑ２の絶対値が、輻射入熱量Ｑ１（又はその絶対値）を下回っていれば（Ｓ３ｂ：ＹＥＳ）、獲得熱量Ｑは正である。このように、獲得熱量Ｑがゼロ又は正であれば、熱媒Ｍの流通が継続する（ステップＳ４）。

【0072】

これに対し、対流伝熱量Ｑ２が負であり、対流伝熱量Ｑ２の絶対値が輻射入熱量Ｑ１（又はその絶対値）を上回っていれば（Ｓ３ｂ：ＮＯ）、獲得熱量Ｑは負である。このとき、熱媒Ｍが太陽光集熱パネル２を通過すれば、熱媒Ｍが降温するおそれがある。獲得熱量Ｑが負であれば、熱媒Ｍの流通が停止し（ステップＳ５）、それにより、熱媒Ｍの降温が未然に防止される。

【0073】

図５は、終日快晴のある１日において、日の出よりも前の時点から日の入りよりも後の時点までの、輻射入熱量Ｑ１、外気温度Ｔair、及びパネル温度Ｔpの時間変化を示す。横軸が時間を示す。縦軸は、任意目盛で単位時間の熱量（W）又は温度（K）を示す。

【0074】

輻射入熱量Ｑ１は、全天日射量Ｗsunと比例する。そのため、全天日射量Ｗsunは、図示を省略するものの、時間の経過に伴って輻射入熱量Ｑ１と同様に変化している。対流伝熱量Ｑ２は、外気温度Ｔairとパネル温度Ｔpとの温度差に依存する。そのため、温度差（同一時刻における外気温度Ｔairとパネル温度Ｔpとの縦軸座標差）が大きいほど、対流伝熱量Ｑ２の絶対値は大きい。外気温度Ｔairがパネル温度Ｔpを上回るときには（右下がりハッチング領域を参照）、対流伝熱量Ｑ２が正である。外気温度Ｔairがパネル温度Ｔpを下回るときには（右上がりハッチング領域を参照）、対流伝熱量Ｑ２が負である。

【0075】

輻射入熱量Ｑ１及び全天日射量Ｗsunは、南中時刻で極大値をとり、南中時刻を基準として線対称に推移する。これは終日快晴の日を例示しているためであり、輻射入熱量Ｑ１及び全天日射量Ｗsunは、雲量に応じて複雑に変化し得る。

【0076】

外気温度Ｔairも、全天日射量Ｗsunと同様に推移し、南中時刻付近で極大値をとる。これに対し、パネル温度Ｔpは、南中時刻よりも遅れた時刻で極大値をとる。日の出後、パネル温度Ｔpは、極大値に向かって上昇していくものの、外気温度Ｔairよりも低い温度で推移し続ける。パネル温度Ｔpは、極大値への上昇過程における時刻ｔ１で外気温度Ｔairを上回る。時刻ｔ１は、南中時刻前後である。パネル温度Ｔpは、極大値に達した後、外気温度Ｔairよりも高い温度を保ちつつ下降していく。

【0077】

時刻ｔ１以前の時間帯においては、対流伝熱量Ｑ２が正であるため、熱媒Ｍが流通し、熱媒タンク３内の熱媒Ｍの温度が上昇していく。時刻ｔ１にて、対流伝熱量Ｑ２は正から負に転じる。時刻ｔ１を過ぎた直後においては、温度差が小さく、対流伝熱量Ｑ２の絶対値が小さい。一方、時刻ｔ１は南中時刻付近であるため、十分な日射が得られている。輻射入熱量Ｑ１は対流伝熱量Ｑ２の絶対値を大きく上回り、獲得熱量Ｑが正となる。よって、対流伝熱量Ｑ２が負に転じても、熱媒Ｍの流通は継続し、獲得熱量Ｑが熱媒Ｍで回収され続ける。

【0078】

その後、パネル温度Ｔpが極大値に到達する時刻の付近まで、温度差は広がり続ける。日の入りに近づくにつれ、一旦広がった温度差が縮まらないまま、全天日射量Ｗsunひいては輻射入熱量Ｑ１が大きく減少していく。輻射入熱量Ｑ１が対流伝熱量Ｑ２の絶対値に到達した時刻ｔ２で、獲得熱量Ｑが正から負に転じる。時刻ｔ２にて、熱媒Ｍの流通が停止し、時刻ｔ２以降の時間帯における熱媒Ｍの降温が未然に防止される。

【0079】

本実施形態に係る太陽光集熱システム１によれば、太陽光集熱パネル２が、周囲空気との間で対流伝熱を生じさせることを期待された非断熱部２ｃを積極的に有している。そのため、太陽光集熱パネル２において、太陽光からの輻射熱のみならず、周囲空気からの対流熱を熱媒Ｍに伝達でき、太陽光集熱パネル２における獲得熱量Ｑが大きくなる。更に、熱媒Ｍの流通可否の切換又は熱媒Ｍの流通量の調整が、輻射入熱量Ｑ１及び対流伝熱量Ｑ２に基づいて行われる。そのため、熱媒Ｍによる熱回収の最適化が図られる。

【0080】

具体的には、制御装置９は、対流伝熱量Ｑ２が負であり、且つ輻射入熱量Ｑ１が対流伝熱量Ｑ２の絶対値未満である場合に、熱媒Ｍの太陽光集熱パネル２への供給を停止するように、熱媒流通制御機構５を制御する。これにより、太陽光集熱パネル２から周囲空気へと出ていく対流伝熱量Ｑ２が、太陽光集熱パネル２で受ける輻射入熱量Ｑ１を上回る場合に、熱媒の供給が停止する。すなわち、獲得熱量Ｑが負である場合に、熱媒Ｍの供給が停止するため、熱媒Ｍが太陽光集熱パネル２で降温することを防止できる。

【0081】

逆に、制御装置９は、対流伝熱量Ｑ２が負であっても、輻射入熱量Ｑ１が対流伝熱量Ｑ２の絶対値以上である場合には、熱媒Ｍが太陽光集熱パネル２に供給されるように、熱媒流通制御機構５を制御する。これにより、獲得熱量Ｑが正であれば、その獲得熱量を熱媒Ｍで回収できる。

【0082】

輻射入熱量Ｑ１は、時々刻々と変化し得る全天日射量Ｗsunの測定結果に基づき、単位時間当たりの熱量として逐次測定される。対流伝熱量Ｑ２も、時々刻々と変化し得る外気温度Ｔairとパネル温度Ｔpとの温度差の測定結果に基づき、単位時間当たりの熱量として逐次測定される。このような輻射入熱量Ｑ１及び対流伝熱量Ｑ２に基づき、獲得熱量Ｑも単位時間当たりの熱量として評価される。そのため、環境変化に対する制御の追従性を向上させることができ、熱媒Ｍによる熱回収を最適化できる。例えば、急な雲量増加や外気温上昇に応答してポンプ５ａを即座に止め、熱媒Ｍからの熱損失を防止することもできる。

【0083】

図１に戻り、このように熱媒Ｍによって回収された熱は、農業ハウス９０において利用されてもよい。農業ハウス９０は、本実施形態に係る太陽光集熱システム１の好適な適用例である。

【0084】

農業ハウス９０は、略水平な長方形状の敷地に建設される。農業ハウス９０は、鋼材あるいはアルミ押出材で成形される躯体９１を有する。躯体９１の全体が、光透過性を有する材料（例えば、ポリ塩化ビニル）で成形された外皮（図示せず）で覆われる。それにより、農業ハウス９０の内部は、風雨から防護される。躯体９１は、敷地の四隅およびその中間に立設された柱９１ａ、柱９１ａの上端部に横架された桁及び梁９１ｂ、及び桁及び梁９１ｂ上に設けられた屋根９１ｃを含む。屋根形状は、特に限定されず、例えば切妻形あるいはアーチ形である。農業ハウス９０内では、植物９９が培地９８に植栽されている。植物９９は、好ましくは、農作物である。培地９８は、植物９９の生育媒体であり、栽培される植物９９との相性を考慮して、土壌、ロックウール、及び培養液などから適宜選択される。

【0085】

太陽光集熱システム１は、植物９９の生育の補助に利用される。熱媒Ｍによって回収された熱で、培地９８及び植物９９の温度が調整されてもよい。その場合、太陽光集熱パネル２は、受光部２ｂが南に向くようにして、農業ハウス９０の屋根９１ｃの直下（農業ハウス９０内）に設置するのが好ましい。屋根は透明であり、農業ハウス９０内の空気は太陽光によって加温されるので、太陽光集熱パネル２は透明な屋根を透過してくる太陽光による輻射入熱に加え、農業ハウス９０内の加温された空気による対流伝熱も集熱できる。熱媒タンク３は、農業ハウス９０内に配置されることにより、農業ハウス９０内の空気による断熱効果が期待できる。なお、農業ハウス９０外に配置されてもよいが、その場合のタンク構造には農業ハウス９０内に設置するよりも高い断熱性が求められる。同様の効果は太陽光集熱パネル２をビルなどの建物の屋上や壁面に設置しても得られ、太陽光により加熱された建物構造からの輻射熱や対流伝熱の集熱が期待できる。

【0086】

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、第１実施形態との相違を中心に、第２実施形態に係る太陽光集熱システム１について説明する。

【0087】

本実施形態においては、熱媒タンク３が、第１熱媒タンク３ａと、第１熱媒タンク３ａとは別体の第２熱媒タンク３ｂとを含む。流入ライン４ａは、第１熱媒タンク３ａを太陽光集熱パネル２の入口に接続しており、熱媒Ｍを第１熱媒タンク３ａから中空部２ａに送る。流出ライン４ｂは、太陽光集熱パネル２の出口を第２熱媒タンク３ｂに接続しており、熱媒Ｍを中空部２ａから第２熱媒タンク３ｂに送る。

【0088】

この場合、熱回収後の熱媒Ｍは、第２熱媒タンク３ｂに溜められていくため、第１熱媒タンク３ａ内の熱媒Ｍは、低温で維持される。すると、パネル温度Ｔpを低温に維持でき、対流伝熱量Ｑ２を正の高い値に維持できる。したがって、太陽光集熱パネル２での獲得熱量Ｑを増やすことができる。

【0089】

（第３実施形態）
次に、図７を参照して、第２実施形態との相違を中心に、第３実施形態に係る太陽光集熱システム１について説明する。

【0090】

本実施形態においても、熱媒タンク３が、第１熱媒タンク３ａと、第１熱媒タンク３ａとは別体の第２熱媒タンク３ｂとを含む。熱媒循環ライン４が、第２実施形態と同様にして流入ライン４ａ及び流出ライン４ｂを含む。熱媒循環ライン４は、流出ライン４ｂから分岐して熱媒Ｍを第１熱媒タンク３ａに戻す戻りライン４ｃを更に含む。

【0091】

熱媒流通制御機構５は、流出ライン４ｂからの戻りライン４ｃの分岐点上に設けられた三方弁５ｃを含む。三方弁５ｃは、熱媒Ｍを送る方向を切り換える方向切換機構の一例である。三方弁５ｃは、太陽光集熱パネル２から流出した熱媒Ｍを流出ライン４ｂを介して第２熱媒タンク３ｂに送る状態と、太陽光集熱パネル２から流出した熱媒Ｍを戻りライン４ｃを介して第１熱媒タンク３ａに戻す状態とを切り換える。三方弁５ｃは、電磁弁であり、制御装置９と接続される。三方弁５ｃの状態の切換は、制御装置９によって制御される。ここで、制御装置９で計算される獲得熱量Ｑ（＝Ｑ１＋Ｑ２）の値がユーザーが任意に設定する基準値より大きければ、熱媒Ｍを第１熱媒タンク３ａに戻して高温の熱媒とし、基準値より小さければ、熱媒Ｍを第２熱媒タンク３ｂに送って集熱量を最大化するよう、制御装置９によって三方弁５ｃの切り替え制御が行われる。

【0092】

本実施形態によれば、状況に応じて、太陽光集熱パネル２に供給される熱媒Ｍの温度を低く維持する状態と、当該熱媒Ｍを温めておく状態とを切り換えることができる。

【0093】

（第４実施形態）
次に、図８を参照して、第１実施形態との相違を中心に、第４実施形態に係る太陽光集熱システム１について説明する。

【0094】

本実施形態においては、熱媒タンク３が、第１実施形態と同様にして単一である。ただし、熱媒タンク３は、成層型である。すなわち、熱媒タンク３は、底部に設けられた出口と、上部に設けられた入口とを有する。底部には、比較的に低温の熱媒Ｍが貯留され、上部には、熱回収後の比較的に高温の熱媒が貯留される。熱媒タンク３内では積極的な対流が行われず、そのため、温度が異なる同一の熱媒Ｍが２層に分かれて貯留される。流入ライン４ａは、熱媒タンク３の出口を太陽光集熱パネルの入口に接続している。流出ライン４ｂは、太陽光集熱パネル２の出口を熱媒タンク３の入口に接続している。

【0095】

本実施形態によれば、タンク数を増やすことなく、第２実施形態と同様にして対流伝熱量Ｑ２を正の高い値に維持でき、太陽光集熱パネル２の獲得熱量Ｑを増やすことができる。

【0096】

（変形例）
これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。

【0097】

太陽光集熱パネル２のパネル本体１１は、アルミニウム合金の押出材に限定されず、その他の材料及び製造方法によって製造されてもよい。例えば、２枚のアルミ板材を重ね合わせることによって、パネル本体１１が構成されてもよい。この場合、少なくとも一方の板材に溝が形成される。溝が他方の板材で閉塞されることで、中空部を形成できる。アルミ以外の材料として、鋼や銅が使用されてもよい。

【0098】

太陽光集熱パネル２が複数設けられていてもよい。この場合、流入ライン４ａは、熱媒タンク３を複数の入口に並列接続し、流出ライン４ｂは、熱媒タンク３を複数の出口に並列接続する。

【0099】

制御装置８０は、獲得熱量Ｑに基づいて熱媒Ｍの流量を調整するように熱媒流通制御機構５を制御してもよい。

【0100】

太陽光集熱システム１は、農業ハウス９０以外の用途に適用可能である。例えば、ビルあるいは家屋等の建造物に設置され、建造物で使用される温水の生成に活用されてもよい。

【0101】

本開示は、以下の態様を含み得る。
（態様１）
熱媒を流通させるための中空部、太陽光を受光する受光部、及び周囲空気との間で対流伝熱を行わせる非断熱部を有し、前記太陽光からの輻射熱及び前記周囲空気からの対流熱を前記熱媒に伝達する太陽光集熱パネルと、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱媒タンクから前記太陽光集熱パネルに前記熱媒を送り、前記太陽光集熱パネルから前記熱媒タンクに前記熱媒を送る熱媒循環ラインと、
前記熱媒循環ラインに沿った前記熱媒の流通可否の切換、及び前記熱媒の流量の調整の少なくともいずれかを行う熱媒流通制御機構と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置が、
前記太陽光集熱パネルへの輻射入熱量を測定し、
前記太陽光集熱パネルと前記周囲空気との間の対流伝熱量を測定し、
前記輻射入熱量及び前記対流伝熱量に基づいて、前記熱媒流通制御機構を制御する、
太陽光集熱システム。
（態様２）
前記対流熱が前記太陽光集熱パネルから前記周囲空気に伝達されるときに、前記対流伝熱量が負となり、
前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値未満である場合に、前記熱媒の前記太陽光集熱パネルへの供給を停止するように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
態様１に記載の太陽光集熱システム。
（態様３）
前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値以上である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
態様１又は２に記載の太陽光集熱システム。
（態様４）
前記制御装置は、前記対流伝熱量が正である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
態様１から３のいずれかに記載の太陽光集熱システム。
（態様５）
全天日射量を測定する日射計を更に備え、
前記制御装置は、前記日射計で測定された前記全天日射量と、前記受光部の表面積とに基づいて、前記輻射入熱量を単位時間当たり熱量として測定する、
態様１から４のいずれかに記載の太陽光集熱システム。
（態様６）
前記太陽光集熱パネルの前記周囲空気の温度を測定する外気温度センサと、
前記太陽光集熱パネル側の温度を測定するパネル温度センサと、を更に備え、
前記制御装置は、前記外気温度センサ及び前記パネル温度センサそれぞれで測定された前記温度の差と、前記非断熱部の外表面積と、前記非断熱部の対流熱伝達率とに基づいて、前記対流伝熱量を単位時間当たり熱量として測定する、
態様１から５のいずれかに記載の太陽光集熱システム。
（態様７）
前記パネル温度センサは、前記非断熱部の表面温度を測定する表面温度センサ、前記中空部の入口近傍の温度を測定する入口温度センサ、及び前記中空部の出口近傍の温度を測定する出口温度センサの少なくとも１つによって構成される、
態様６に記載の太陽光集熱システム。
（態様８）
前記熱媒タンクが、第１熱媒タンクと、前記第１熱媒タンクとは別体の第２熱媒タンクとを含み、
前記熱媒循環ラインが、前記第１熱媒タンクから前記中空部に前記熱媒を送る流入ラインと、前記中空部から前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る流出ラインとを含む、
態様１から７のいずれかに記載の太陽光集熱システム。
（態様９）
前記熱媒循環ラインが、前記流出ラインから分岐して前記熱媒を前記第１熱媒タンクに戻す戻りラインを更に含み、
前記熱媒流通制御機構が、前記流出ラインを介して前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る状態と、前記戻りラインを介して前記第１熱媒タンクに前記熱媒を戻す状態とを切り換える方向切換機構を含む、
態様８に記載の太陽光集熱システム。
（態様１０）
前記熱媒タンクが、底部に設けられた出口、及び上部に設けられた入口を有した成層型であり、
前記熱媒循環ラインが、前記熱媒タンクの前記出口を前記中空部に接続する流入ラインと、前記中空部を前記熱媒タンクの前記入口に接続する流出ラインとを含む、
態様１から７のいずれかに記載の太陽光集熱システム。

【符号の説明】

【0102】

１ 太陽光集熱システム
２ 太陽光集熱パネル
２ａ 中空部
２ｂ 受光部
２ｃ 非断熱部
３ 熱媒タンク
３ａ 第１熱媒タンク
３ｂ 第２熱媒タンク
４ 熱媒循環ライン
４ａ 流入ライン
４ｂ 流出ライン
４ｃ 戻りライン
５ 熱媒流通制御機構
５ａ ポンプ
５ｂ バルブ
５ｃ 三方弁
６ 日射計
７ 外気温度センサ
８ パネル温度センサ
８ａ 表面温度センサ
８ｂ 入口温度センサ
８ｃ 出口温度センサ
９ 制御装置
１１ パネル本体
１１ａ 第１主壁
１１ｂ 第２主壁
１１ｃ 側壁
１１ｄ 隔壁
１２ 第１ヘッダ
１３ 第２ヘッダ
１２ａ，１３ａ 蓋板
１２ｂ，１３ｂ 周壁
１２ｃ，１３ｃ 内部空間
１４ 入口
１５ 出口
９０ 農業ハウス
９１ 躯体
９１ａ 柱
９１ｂ 梁
９１ｃ 屋根
９８ 培地
９９ 植物
Ａp 外表面積
Ａsun 受光面積
Ｍ 熱媒
Ｑ１ 輻射入熱量
Ｑ２ 対流伝熱量
Ｔair 外気温度
Ｔp パネル温度
Ｔin 入口温度
Ｔout 出口温度
Ｔsf 表面温度
Ｗsun 全天日射量
α 輻射率
μ 対流熱伝達率

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】