(57)【要約】【課題】太陽電池パネルの発電効率の低下をより確実に抑制することができ、かつユーザの利便性を高めることができる太陽光発電効率化システムを提供する。【解決手段】給湯装置１１は、貯湯タンク１２と、コントローラ４０とを備えている。太陽光発電装置５０は、太陽電池パネル５１を備えている。パネル給湯部１６は、パネル給湯経路２４を介して、貯湯タンク１２内の湯水を太陽電池パネル５１に対して供給する。太陽電池パネル５１には、太陽電池パネル５１の表面の温度を検出するためのパネル温度センサ３６が取り付けられている。コントローラ４０は、過去の使用湯量に基づき貯湯タンク１２内の余剰湯量を推定する。そして、余剰湯量がある場合には、パネル温度センサ３６により検出されたパネル温度に基づき、貯湯タンク１２内の湯水を用いて、太陽電池パネル５１の加温処理又は冷却処理を実施する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光が照射されることにより発電を行う太陽電池パネルを備える太陽光発電装置の発電効率を高める太陽光発電効率化システムであって、
供給された水を加熱して給湯設備で利用する湯水として貯湯する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置と、
前記太陽電池パネルに対して前記貯湯タンクに貯められた湯水を供給するパネル給湯手段と、
前記貯湯タンクに貯められた湯水の使用時間と使用量とを湯水使用情報として予測する予測手段と、
前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するように前記パネル給湯手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記予測手段により予測された前記湯水使用情報に基づいて、前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するか否かを判定するパネル給湯判定手段を備えていることを特徴とする太陽光発電効率化システム。
【請求項２】
前記太陽電池パネルの温度を検出するパネル温度検出手段が備えられ、
前記パネル給湯判定手段は、前記予測手段により予測された前記湯水使用情報と、前記パネル温度検出手段により検出された前記太陽電池パネルの温度とに基づいて、前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するか否かを判定する、請求項１に記載の太陽光発電効率化システム。
【請求項３】
前記太陽電池パネルの汚れの有無を検出するパネル汚れ検出手段が備えられ、
前記パネル給湯判定手段は、前記予測手段により予測された前記湯水使用情報と、前記パネル汚れ検出手段により検出された前記太陽電池パネルの汚れの有無とに基づいて、前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するか否かを判定する、請求項１又は２に記載の太陽光発電効率化システム。
【請求項４】
前記貯湯タンクにおいて、前記貯湯タンクの下部には水が供給されるための水供給部と、前記貯湯タンクの上部には加熱された湯水が供給されるための湯供給部と、が備えられ、
前記パネル給湯手段は、前記貯湯タンクの高さ方向における前記湯供給部と前記水供給部との中間付近の湯水を前記太陽電池パネルに供給する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電効率化システム。
【請求項５】
前記パネル給湯手段は、前記太陽電池パネルに対して湯水を噴霧する噴霧手段と、前記太陽電池パネルに対して湯水を掛け流す流水手段と、を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電効率化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置の発電を効率化するための太陽光発電効率化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギ等の観点から、住宅等の建物では太陽光発電システムの導入が進められている。かかる発電システムでは、建物の屋根等に設置された太陽電池パネルに太陽光が照射されることにより発電が行われる。
【０００３】
この種の太陽電池パネルは、一般的にその温度が上昇すると発電効率が低下する性質を有している。そのため、日射量の多い季節、特に夏季においては昼間に太陽電池パネルの温度が著しく上昇し、その結果、発電効率が著しく低下する問題がある。また、太陽電池パネルは屋外に設置されるため、冬季にはパネル面に雪が積もって発電が妨げられる。このような発電効率の低下への対策として、太陽電池パネルを冷却したり、パネル面を除雪する技術が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、太陽電池パネルの裏面にタンクが設けられ、当該タンクに水又はお湯を流すことにより太陽電池パネルの熱を回収する太陽電池が開示されている。具体的には、この太陽電池においては、タンクに水を供給することにより太陽電池パネルを冷却することができ、タンクにお湯を供給することによりパネル面の積雪を溶かすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１の技術では、タンクに供給するお湯として入浴後の残り湯が用いられている。入浴後の残り湯を再利用することは省エネルギの観点から好ましいが、このような残り湯を用いる場合、お湯の温度が十分に制御できないことが懸念される。例えば、一般的には夜間に入浴するため、太陽光発電を行う昼間には残り湯が冷えてしまい、残り湯にはパネル面の積雪を溶かすほどの熱がなくなる場合がありうる。したがって、この場合には、太陽電池パネルの発電効率の低下を抑制できない。例えば、この場合には積雪を溶かすために残り湯を追い焚きする必要が生じる。
【０００７】
また、残り湯には細かなゴミが混入しているため、残り湯をタンクに供給する際にはゴミをフィルタ等により取り除くことが必要である。この場合、定期的にフィルタ交換が必要となり、ユーザの手間が生じてしまうため利便性が損なわれる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽電池パネルの発電効率の低下をより確実に抑制することができ、かつユーザの利便性を高めることができる太陽光発電効率化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、第１の発明は、
太陽光が照射されることにより発電を行う太陽電池パネルを備える太陽光発電装置の発電効率を高める太陽光発電効率化システムであって、
供給された水を加熱して給湯設備で利用する湯水として貯湯する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置と、
前記太陽電池パネルに対して前記貯湯タンクに貯められた湯水を供給するパネル給湯手段と、
前記貯湯タンクに貯められた湯水の使用時間と使用量とを湯水使用情報として予測する予測手段と、
前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するように前記パネル給湯手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記予測手段により予測された前記湯水使用情報に基づいて、前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するか否かを判定するパネル給湯判定手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明によれば、湯水使用情報（湯水の使用時間及び使用量）に基づいて、太陽電池パネルに貯湯タンク内の湯水を供給するか否かが判断される。すなわち、湯水使用情報が予測されることにより、貯湯タンク内に余剰の湯があるか否かを判断できる。余剰の湯があると判断された場合には、その余剰とされる湯を太陽電池パネルに供給し、太陽電池パネルの発電を効率化するために利用することができる。この場合、使用予定のない貯湯タンク内の湯水を利用するため、追い焚きの可能性が低くなり、残り湯を利用した場合のようなフィルタ交換も不要であるため、ユーザの利便性を損なうことがない。また、貯湯タンク内の湯水を使用することにより、太陽光発電装置の発電を効率化するために用いられる湯の温度を所定範囲内に管理することができ、これにより、例えば、太陽電池パネル上の積雪を確実に溶かすことができる。よって、第１の発明によれば、太陽電池パネルの発電効率の低下をより確実に抑制することができ、かつユーザの利便性を高めることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記太陽電池パネルの温度を検出するパネル温度検出手段が備えられ、
前記パネル給湯判定手段は、前記予測手段により予測された前記湯水使用情報と、前記パネル温度検出手段により検出された前記太陽電池パネルの温度とに基づいて、前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記太陽電池パネルの汚れの有無を検出するパネル汚れ検出手段が備えられ、
前記パネル給湯判定手段は、前記予測手段により予測された前記湯水使用情報と、前記パネル汚れ検出手段により検出された前記太陽電池パネルの汚れの有無とに基づいて、前記貯湯タンクに貯められた湯水を前記太陽電池パネルに供給するか否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
太陽電池パネルは、パネル温度が発電に最適な温度に対して差があることにより、また、パネル表面に汚れが付着することにより発電効率が低下することが知られている。第２及び第３の発明によれば、湯水使用情報と、太陽電池パネルの温度又は太陽電池パネルの汚れの有無とに基づいて、太陽電池パネルに貯湯タンク内の湯水を供給するか否かを判断している。すわなち、貯湯タンク内において余剰の湯があるか否かと、太陽光発電装置において発電効率が低下しているか否かに基づいて、その太陽光発電装置の発電効率化のための処理を実施するか否かを判断している。これにより、太陽光発電装置の発電効率化が必要な場合において、使用予定のない湯を利用することができる。よって、ユーザの利便性を損なわず、太陽光発電装置の発電効率化が必要な場合を自動的に判断でき、貯湯式給湯装置を自動的かつ適切に制御することができる。
【００１４】
第４の発明は、第１〜３の発明のいずれかにおいて、
前記貯湯タンクにおいて、前記貯湯タンクの下部には水が供給されるための水供給部と、前記貯湯タンクの上部には加熱された湯水が供給されるための湯供給部と、が備えられ、
前記パネル給湯手段は、前記貯湯タンクの高さ方向における前記湯供給部と前記水供給部との中間付近の湯水を前記太陽電池パネルに供給することを特徴とする。
【００１５】
第４の発明によれば、貯湯タンクにおいて、下部から水が供給され、上部から高温の湯が供給される。よって、貯湯タンク内において上部側から下部側に向けて湯水の温度が低くなり、貯湯タンク内の湯水において複数の温度領域（例えば、高温領域、中温領域、低温領域）が形成される。この際、高温領域と低温領域との間の層（すなわち、中温領域）が小さい場合、すなわち、高さ方向において急激な温度変化がある場合は、一般的に、強い温度成層が形成されており、蓄熱性能が高いと考えられている。
【００１６】
第４の発明によれば、貯湯タンクの高さ方向における湯供給部と水供給部との中間付近の湯水を太陽電池パネルに供給する。すなわち、中温領域の湯水を貯湯タンクから抜き出し、太陽光発電装置の発電効率化のために用いる。これにより、貯湯タンク内の湯水において中温領域は小さくなるため、強い温度成層が形成され、蓄熱性能を向上することができる。
【００１７】
第５の発明は、第１〜４の発明のいずれかにおいて、
前記パネル給湯手段は、前記太陽電池パネルに対して湯水を噴霧する噴霧手段と、前記太陽電池パネルに対して湯水を掛け流す流水手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
太陽電池パネルに対して湯水を噴霧することにより気化熱によって太陽電池パネルを速やかに冷却することができる。太陽電池パネルに湯水を掛け流すことにより太陽電池パネルを加温したり洗浄したりすることができる。よって、第５の発明によれば、パネル給湯手段が噴霧手段と流水手段とを備えることにより、太陽光発電装置の状況に基づき給湯形態を変化させることができ、これにより、太陽光発電装置の発電効率化をより速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】太陽光発電装置と連携した給湯制御システムの構成を示す概略図。
【図２】太陽光発電装置と連携した給湯制御システムの電気的構成を示す図。
【図３】太陽光発電装置の効率化処理を示すフローチャート。
【図４】太陽光発電装置の加温処理を示すフローチャート。
【図５】太陽光発電装置の冷却処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の太陽光発電効率化システムを具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。太陽光発電効率化システムは、実質的には給湯制御システムによって具現化されている。図１は、太陽光発電装置と連携した給湯制御システムの構成を示す概略図である。本実施形態では、図１の太陽光発電装置及び給湯制御システムは、住宅等の建物に備えられている。
【００２１】
まず、給湯制御システムについて説明する。本実施形態による給湯制御システムは、給湯装置１１として、貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２内の湯水を加熱する加熱装置１３と、給湯装置１１を制御するコントローラ４０とを備えている。
【００２２】
貯湯タンク１２は、加熱装置１３により加熱された湯水を貯めるための容器である。貯湯タンク１２は、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。
【００２３】
貯湯タンク１２の湯水は、貯湯タンク１２の底部から導出し、加熱経路２１を通じて加熱装置１３に通水され、加熱装置１３で高温に加熱された後に貯湯タンク１２の上部から導入され、貯湯タンク１２に貯湯される。
【００２４】
貯湯タンク１２の上部には、給湯経路２２が接続されている。給湯経路２２は、給湯設備１４に給湯する配管である。給湯設備１４としては、例えば、浴槽及び蛇口が含まれる。給湯経路２２には、貯湯タンク１２と給湯設備１４との間に、給湯設備１４に供給する湯量を検出する給湯流量センサ３１と、その湯温を検出する給湯温度センサ３２とを備えている。
【００２５】
給湯設備１４から給湯されることによって貯湯タンク１２内で不足する湯水は、貯湯タンク１２の底部に接続した給水経路２３から水道水Ｗが供給され、貯湯タンク１２内は常に湯水で満たされている。貯湯タンク１２には水道水の給水圧力が加わっている。
【００２６】
給水経路２３は、分岐位置Ｐ１において分岐している分岐経路２３ａを含む。分岐経路２３ａは、貯湯タンク１２と給湯設備１４との間（詳しくは、給湯流量センサ３１及び給湯温度センサ３２より貯湯タンク１２側）の合流位置Ｐ２において給湯経路２２に接続されている。合流位置Ｐ２においては、コントローラ４０により設定された給湯設定温度になるように混合する混合弁（図示略）が備えられている。混合弁には調温用アクチュエータ（図示略）が備えられ、調温用アクチュエータにより混合弁が開閉される。
【００２７】
貯湯タンク１２には、３つのタンク温度センサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが設けられている。各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃは、貯湯タンク１２の内部に配置されている。詳細には、貯湯タンク１２の内部において、各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃは、貯湯タンク１２の高さ方向に沿って等間隔で配置されている。隣り合うタンク温度センサの間隔は、例えば、４０〜６０リットルの水量に対応する。
【００２８】
各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃは、貯湯タンク１２に貯められた湯水の温度を検出する。各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃは、例えば、サーミスタを用いた温度センサ又は熱電対を用いた温度センサである。水は、温度が高いほど上層となる性質がある。また、湯水が使用された場合には貯湯タンク１２の底部から水道水Ｗが取り込まれ、貯湯タンク１２内の湯水を加熱する（沸き上げる）場合には加熱された高温の湯水が貯湯タンク１２の上部から供給される。このため、貯湯タンク１２内の湯温は、上層の第１層１２Ａが最も温度が高く（高温）、以下、下層（第２層１２Ｂ）に行くに従い温度が低くなり（中温）、最下層の第３層１２Ｃが最も温度が低い（低温）。すなわち、湯水は、貯湯タンク１２内で大きく分類して３層の温度領域を形成している。本実施形態では、第１層１２Ａにはタンク温度センサ３３ａ、第２層１２Ｂにはタンク温度センサ３３ｂ、第３層１２Ｃにはタンク温度センサ３３ｃが設置されている。なお、本実施形態での貯湯タンク１２内の層分けは便宜的であり、３つの層分けに限定されるものではない。
【００２９】
加熱装置１３は、圧縮機、放熱器、減圧器、及び蒸発器から構成されるヒートポンプ装置である。ヒートポンプ装置を加熱装置１３として用いる場合には、放熱器での放熱を加熱源として利用する。加熱装置１３をヒートポンプ装置とすることで、電力を有効に利用することができる。また、電力費の安い夜間に加熱手段により貯湯タンク１２の湯水を加熱することにより、電気代の節約ができる。本実施形態では、夜間（例えば２３時）に加熱装置１３による加熱を実施することとする。
【００３０】
次に、建物に備えられた太陽光発電装置５０とその周辺設備について説明する。本実施形態による太陽光発電装置５０は、太陽電池パネル５１と、太陽電池パネル５１により発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ５２とを備えている。パワーコンディショナ５２が電気配線５３に接続され、発電した電力（交流電力）が電気配線５３を介して分電盤５５に供給される。分電盤５５には、送電線５４が接続され、送電線５４を介して商用電源ＡＣからＡＣ１００Ｖ／２００Ｖの商用電力が供給される。分電盤５５は、建物内に設けられた複数の電力経路（図１中、各機器５６）に対して選択的に電力を供給する周知の分電機能を有している。
【００３１】
太陽電池パネル５１は、例えば、建物の屋根に取り付けられている。太陽電池パネル５１は、太陽光が効率よく照射されるように、パネル表面が傾斜するように設けられている。このパネル表面の傾斜における高い側の縁（一辺）に沿って、パネル給湯部１６が設けられている。パネル給湯部１６は、太陽電池パネル５１（パネル表面）に対して給湯する設備である。
【００３２】
ここで、貯湯タンク１２の中間部には、パネル給湯経路２４が接続されている。パネル給湯経路２４は、パネル給湯部１６に貯湯タンク１２内の湯水を供給する配管である。パネル給湯経路２４（貯湯タンク１２付近）には、開閉バルブ１５が備えられている。開閉バルブ１５にはパネル用アクチュエータ１５ａが備えられ、パネル用アクチュエータ１５ａにより開閉バルブ１５が開閉される。パネル給湯経路２４には、貯湯タンク１２とパネル給湯部１６との間に、パネル給湯部１６に供給する湯量を検出するパネル給湯流量センサ３５が備えられている。
【００３３】
パネル給湯部１６は、パネル給湯部１６Ａと、パネル給湯部１６Ｂとを備えている。例えば、パネル給湯部１６Ａの上方にパネル給湯部１６Ｂが設けられている。パネル給湯部１６Ａとパネル給湯部１６Ｂとは、分岐Ｐ３において分岐しており、分岐Ｐ３には、切換弁１７が備えられている。切換弁１７には切換用アクチュエータ１７ａが備えられ、切換用アクチュエータ１７ａにより切換弁１７がパネル給湯部１６Ａ側又はパネル給湯部１６Ｂ側に切り換えられる。
【００３４】
パネル給湯部１６Ａには、複数（図１では６つ）の給湯口１９Ａが所定間隔で備えられている。給湯口１９Ａは、太陽電池パネル５１に対して湯水をかけ流すためのものである。
【００３５】
パネル給湯部１６Ｂには、複数（図１では６つ）のノズル１９Ｂが所定間隔で備えられている。ノズル１９Ｂは、太陽電池パネル５１に対して湯水を噴霧するものである。パネル給湯部１６Ｂには、分岐Ｐ４において、コンプレッサ１８からの圧縮空気が供給されるためのエア供給経路２５と接続されている。ノズル１９Ｂは、二流体ノズルにより構成されており、同ノズル１９Ｂに供給された湯水と圧縮空気とを同ノズル１９Ｂ内で混合させることにより、霧状の湯水を生成し噴霧することができる。
【００３６】
太陽電池パネル５１には、パネル温度センサ３６が取り付けられている。パネル温度センサ３６は、太陽電池パネル５１の表面の温度を検出する。
【００３７】
続いて、太陽光発電装置５０と連携した給湯制御システムの電気的構成について図２に基づいて説明する。図２は、太陽光発電装置５０と連携した給湯制御システムの電気的構成を示す図である。
【００３８】
図２に示すように、建物には、給湯制御システムを制御するコントローラ４０が備えられている。コントローラ４０は、ＣＰＵ等を有する周知のマイクロコンピュータを備えて構成され、例えば建物のリビングの壁面に設けられている。なお、例えば、給湯装置１１と太陽光発電装置５０とでそれぞれ別にコントローラを有しており、コントローラ４０は、それらを結合して制御する構成であってもよい。
【００３９】
コントローラ４０には、各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃが接続されている。コントローラ４０には、各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃにより検出された結果が入力される。コントローラ４０は、各層１２Ａ〜１２Ｃの温度を監視することで加熱装置１３の加熱を制御する。
【００４０】
コントローラ４０には、給湯流量センサ３１と、給湯温度センサ３２とが接続されている。コントローラ４０には、給湯流量センサ３１と、給湯温度センサ３２とにより検出された結果が入力される。コントローラ４０は、給湯流量センサ３１の検出結果と給湯温度センサ３２の検出結果とから所定温度（ここでは４３℃）の使用湯量に換算して、当日分の使用湯量を時間帯別に計算する。本実施形態では、２３時〜翌日２３時までを１日とし、２３時に前日２３時〜当日２３時までの使用湯量を当日分の使用湯量（結果）として計算する。時間帯としては、例えば、２３〜５時、５〜９時、９〜１７時、１７〜２３時の５つの時間帯である。
【００４１】
コントローラ４０には、図２に示すように、使用湯量記憶部４１と、必要湯量推定部４２と、余剰湯量推定部４３と、タイマ４４とが備えられている。タイマ４４は、現在時刻と同期する計時装置であり、現在時刻に関する時刻情報を逐次出力する。よって、コントローラ４０は、各センサからの検出結果が入力されると時刻情報とともにその検出結果を記憶する。
【００４２】
使用湯量記憶部４１は、過去の所定期間（例えば、１週間、１カ月等）における日毎の使用湯量（当日分の使用湯量）を時間帯別に記憶する。必要湯量推定部４２は、使用湯量記憶部４１に記憶された所定期間における日毎の使用湯量（時間帯別）に基づき、当日の必要湯量を推定する。余剰湯量推定部４３は、貯湯タンク１２内の各層１２Ａ〜１２Ｃに備えられた各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃにより検出された温度に基づいて貯湯タンク１２内の湯水を所定温度における湯量（以下、使用可能湯量）に換算する。そして、余剰湯量推定部４３は、使用可能湯量と、必要湯量推定部４２により推定された当日の必要湯量に基づき、余剰湯量を推定する。
【００４３】
パネル温度センサ３６は、コントローラ４０に接続されている。コントローラ４０には、パネル温度センサ３６により検出された結果が入力される。
【００４４】
コントローラ４０には、パネル給湯流量センサ３５が接続されている。コントローラ４０には、パネル給湯流量センサ３５により検出された結果が入力される。
【００４５】
コントローラ４０には、加熱装置１３が接続されている。所定の沸き上げ時間（本実施形態では２３時）になるとコントローラ４０により加熱装置１３が作動し、貯湯タンク１２内の湯水の沸き上げが実施されるようになっている。なお、必要湯量推定部４２により、各タンク温度センサ３３ａ〜３３ｃにより検出された温度に基づき、湯量が当日分における必要湯量に不足していると判断された場合にも沸き上げが実施されるように制御することもできる。
【００４６】
コントローラ４０には、パネル用アクチュエータ１５ａと、切換用アクチュエータ１７ａと、コンプレッサ１８とが接続されている。パネル用アクチュエータ１５ａは、コントローラ４０により開閉バルブ１５の開閉動作が制御され、切換用アクチュエータ１７ａは、コントローラ４０により切換弁１７の切換動作が制御される。コンプレッサ１８はコントローラ４０により圧縮空気の空気圧が制御される。
【００４７】
コントローラ４０には、パワーコンディショナ５２が接続されている。パワーコンディショナ５２は、太陽光発電を制御するコントローラ機能を備えている。太陽光発電が行われている場合、パワーコンディショナ５２は太陽電池パネル５１による発電量を算出し、算出された発電量はコントローラ４０に入力される。
【００４８】
コントローラ４０は、太陽光発電装置５０の管理を行う管理センタ６０（詳しくは管理センタ６０に設けられたサーバ）とネットワークＮを介して接続されている。コントローラ４０は、管理センタ６０とネットワークＮを介して通信可能とされている。管理センタ６０には、複数の建物が管理対象として登録済みである（図示略）。
【００４９】
コントローラ４０は、建物に設けられた太陽電池パネル５１における発電量を管理センタ６０に対して送信する。同様にして、複数の建物に設けられた太陽電池パネル５１における発電量は管理センタ６０に送信され、管理センタ６０では、所定の地域における平均発電量が算出される。また、管理センタ６０では、太陽光発電装置５０が設けられた所定地域における天候（日射量）に基づいて、所定時間（例えば、２時間）ごとに可能発電量（パネルの単位面積あたり）が算出されている。
【００５０】
管理センタ６０は、可能発電量と平均発電量とに基づいて、所定の地域における予測発電量を算出する。算出された予測発電量は、管理センタ６０からコントローラ４０に対して送信される。
【００５１】
次に、コントローラ４０により実行される太陽光発電の効率化処理の内容について説明する。図３は、太陽光発電の効率化処理に関する制御処理の流れを示すフローチャートである。本処理は、所定の時間周期（例えば、１時間）で繰り返し実行される。
【００５２】
図３に示すように、ステップＳ１１では、貯湯タンク１２内の湯水が加熱装置１３により加熱されている状態か否かを判定する。貯湯タンク１２内の湯水が加熱されている状態の場合には、本処理を終了する。貯湯タンク１２内の湯水が加熱されていない状態の場合には、ステップＳ１２へ進む。
【００５３】
ここで、本実施形態では、貯湯タンク１２内の湯水が加熱されている場合は沸き上げ時間とされている時間帯の場合であり、深夜から朝方にかけての時間帯である。そのため、この時間帯のおいては、太陽光発電が実施されていない。太陽光発電が実施されていない状態においては、太陽光発電の効率化処理を行う必要はなく、よって、この場合は本処理が終了される。また、昼間に湯量が不足して沸き上げを実施する場合もあるが、この場合においても沸き上げを優先するため湯量の確保が優先され、ユーザの利便性を損なうことがない。
【００５４】
ステップＳ１２では、当日の必要湯量が算出される。ここでは、必要湯量推定部４２により、使用湯量記憶部４１に記憶された所定期間における日毎の使用湯量（時間帯別）に基づき、当日の必要湯量が推定される。ここで、当日の必要湯量としては、次の沸き上げ時間（本実施形態では２３時）までに必要とされる湯量である。例えば、ステップＳ１２が行われている時間帯が９〜１７時であれば、５つの時間帯のうち、９〜１７時、１７〜２３時の２つの時間帯における必要湯量が、当日の必要湯量となる。
【００５５】
続いて、ステップＳ１３では、貯湯タンク１２において余剰湯量が所定湯量（本実施形態では１５Ｌ）以上あるか否かを判定する。すなわち、余剰湯量推定部４３は、使用可能湯量を算出し、当該使用可能湯量と、必要湯量推定部４２により推定された当日の必要湯量に基づき、余剰湯量を推定する。そして、推定された余剰湯量が所定湯量以上ある場合には、ステップＳ１４へ進む。推定された余剰湯量が所定湯量以上ない場合、すなわち、余剰湯量が所定湯量未満の場合には、本処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ１４では、太陽電池パネル５１の温度をパネル温度センサ３６により取得する。続いて、ステップＳ１５では、そのパネル温度が２５℃未満であったか否かを判定する。ここで、太陽電池パネル５１は、一般的に、２５℃付近において効率的に発電できることが知られている。本実施形態では、太陽電池パネル５１の発電に最適なパネル温度として２５℃を設定しているが、当該数値は適宜設定すればよい。パネル温度が２５℃未満の場合、ステップＳ１６へ進み、加温処理を実行する。パネル温度が２５℃以上の場合、ステップＳ１７へ進み、冷却処理を実行する。
【００５７】
ここで、加温処理及び冷却処理は、検出されたパネル温度に基づき、太陽発電パネル温度を２５℃付近に近づけるために行われる処理である。加温処理と冷却処理とは、どちらも太陽電池パネル５１に貯湯タンク１２内の湯水を供給する処理であるが、給湯形態が異なることにより、太陽発電パネルを加温すること、及び冷却することが可能とされている。まず、図４に基づき、加温処理について説明する。
【００５８】
図４に示すように、加温処理においては、まず、ステップＳ２１において、パネル用アクチュエータ１５ａにより開閉バルブ１５を開け、切換用アクチュエータ１７ａにより切換弁１７をパネル給湯部１６Ａ側に切り換える。
【００５９】
本実施形態では、加温処理及び冷却処理は、所定湯量（本実施形態では１５Ｌ）の湯水で行われることとする。開閉バルブ１５が開状態とされると、水道水Ｗの給水圧力によりパネル給湯経路２４を介して貯湯タンク１２内の湯水（詳しくは、第２層１２Ｂの湯水）がパネル給湯部１６Ａに供給され、給湯口１９Ａから太陽電池パネル５１に向けて湯水が流出する。流出した湯水は、太陽電池パネル５１の上端部（傾斜において高い側）に流れ落ち、太陽電池パネル５１の傾斜により太陽電池パネル５１全体に広がって流れていく。これにより、太陽電池パネル５１を温めることができる。
【００６０】
ここで、太陽電池パネル５１上に積雪していた場合は、パネル温度が２５℃以下であるため、加温処理が実施される。そうして、湯水がパネル上を流れることにより、効率的に積雪を溶解させ、パネル上から取り除くことができる。また、加温処理では、パネル上を水が流れるため、加温処理と同時に汚れの除去が可能である。
【００６１】
続いて、ステップＳ２２では、所定湯量がパネル給湯部１６（パネル給湯部１６Ａ）に供給されたか否かを判定する。すなわち、パネル給湯流量センサ３５により検出された湯量が所定湯量となったか否かを判定する。パネル給湯流量センサ３５により検出された湯量が所定湯量となった場合、所定湯量が供給されていないとしてステップＳ２２に戻り、所定湯量が供給されるまでステップＳ２２の処理を繰り返す。パネル給湯流量センサ３５により検出された湯量が所定湯量となった場合、所定湯量が供給されたとしてステップＳ２３へ進み、開閉バルブ１５を閉じる。具体的には、パネル用アクチュエータ１５ａにより開閉バルブ１５が閉じられる。開閉バルブ１５を閉じた後は、加温処理を終了し、図３に戻り、効率化処理を終了する。
【００６２】
次に、図３のステップＳ１７における冷却処理について、図５に基づき説明する。図５に示すように、冷却処理においては、ステップＳ３１において、太陽光による発電量が予測発電量より低く、かつ太陽光による発電量と予測発電量との差が所定値（例えば、３０Ｗｈ）以上であるか否かを判定する。ここでは、太陽電池パネル５１の発電量を予測発電量と比較することにより、太陽電池パネル５１が汚れているか否かを判定している。太陽光による発電量が予測発電量より高い場合、又は太陽光による発電量と予測発電量との差が所定値未満の場合には、太陽電池パネル５１は汚れていないとして、ステップＳ３７へ進む。太陽光による発電量が予測発電量より低く、かつ太陽光による発電量と予測発電量との差が所定値以上の場合には、太陽電池パネル５１が汚れているとして、ステップＳ３２に進む。
【００６３】
ステップＳ３７へ進んだ場合には、パネル用アクチュエータ１５ａにより開閉バルブ１５が開けられ、切換用アクチュエータ１７ａにより切換弁１７がパネル給湯部１６Ｂ側に切り換えられる。これにより、パネル給湯部１６Ｂに貯湯タンク１２内の湯水（詳しくは、第２層１２Ｂの湯水）が供給される。そして、開閉バルブ１５が開状態とされるとともにコンプレッサ１８が駆動されると、ノズル１９Ｂには湯水が供給されるとともにエア供給経路２５を通じて圧縮空気が供給される。これにより、霧状の湯水がノズル１９Ｂより太陽電池パネル５１に噴霧（供給）される。この場合、噴霧された湯水は太陽電池パネル５１の表面に付着しその表面において太陽電池パネル５１の有する熱により速やかに気化され、その気化熱により太陽電池パネル５１が冷却される。このように、太陽電池パネル５１は汚れていない場合には、すぐに冷却処理が実施される。
【００６４】
太陽電池パネル５１は汚れているとして、ステップＳ３２へ進んだ場合には、パネル用アクチュエータ１５ａにより開閉バルブ１５を開け、切換用アクチュエータ１７ａにより切換弁１７をパネル給湯部１６Ａ側に切り換える。これにより、パネル給湯部１６Ａに貯湯タンク１２内の湯水（詳しくは、第２層１２Ｂの湯水）が供給され、給湯口１９Ａから太陽電池パネル５１に向けて湯水が流出する。ここでは、太陽電池パネル５１の汚れを取り除くために、まず太陽電池パネル５１全体に湯水を流している。
【００６５】
続いて、ステップＳ３２では、パネル給湯流量センサ３５により検出された湯量に基づき、パネル給湯部１６（パネル給湯部１６Ａ）にパネル表面洗浄用の湯量として設定された所定湯量の半分の量（すなわち、本実施形態では７．５Ｌ）が供給されたか否かを判定する。所定湯量の半分の量が供給されていない場合には、ステップＳ３２に戻り、所定湯量の半分の量が供給されるまでステップＳ３２の処理を繰り返す。所定湯量の半分の量が供給された場合には、ステップＳ３４へ進み、切換用アクチュエータ１７ａにより切換弁１７をパネル給湯部１６Ｂ側に切り換え、コンプレッサ１８を駆動させる。コンプレッサ１８が駆動されることにより、ノズル１９Ｂにはエア供給経路２５を通じて圧縮空気が供給され、パネル給湯部１６Ｂに供給されている湯水と圧縮空気とが混合され、霧状の湯水が生成される。これにより、霧状の湯水がノズル１９Ｂより太陽電池パネル５１に噴霧（供給）され、噴霧された湯水の気化熱により太陽電池パネル５１が冷却される。その後、ステップＳ３５へ進む。
【００６６】
ステップＳ３４又はステップＳ３７において冷却処理を開始した後、ステップＳ３５では、パネル給湯流量センサ３５により検出された湯量に基づき、パネル給湯部１６に所定湯量が供給されたか否かを判定する。所定湯量が供給されていない場合には、ステップＳ３５に戻り、所定湯量が供給されるまでステップＳ３５の処理を繰り返す。所定湯量が供給された場合には、ステップＳ３６へ進み、パネル用アクチュエータ１５ａにより開閉バルブ１５を閉じ、コンプレッサ１８の駆動を終了させる。開閉バルブ１５を閉じて、コンプレッサ１８の駆動を終了させた後は、冷却処理を終了し、図３に戻り、効率化処理を終了する。
【００６７】
以上、詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６８】
（１）本実施形態によれば、過去の所定期間における日毎の使用湯量（時間帯別）に基づいて、当日の必要湯量が推定されることにより、貯湯タンク１２内に余剰の湯があるか否かを判断できる。本実施形態によれば、余剰の湯があると判断された場合には、その余剰とされる湯を太陽電池パネル５１に供給し、太陽光発電装置５０の発電を効率化するために利用することができる。この場合、使用予定のない湯を利用するため、給湯制御システムのユーザの利便性を損なうことがない。また、貯湯タンク１２内の湯水を使用することにより、太陽光発電装置５０の発電を効率化するために用いられる湯の温度を所定範囲内に管理することができ、これにより、例えば、太陽電池パネル５１上の積雪を確実に溶かすことができる。よって、本実施形態によれば、太陽電池パネル５１の発電効率の低下をより確実に抑制することができ、かつユーザの利便性を高めることができる。
【００６９】
（２）太陽電池パネル５１は、発電に最適な温度に対して差があることにより、また、表面に汚れが付着することにより発電効率が低下することが知られている。本実施形態によれば、貯湯タンク１２内において余剰の湯があるか否かと、太陽電池パネル５１の温度又は太陽電池パネル５１の汚れの有無（すなわち、太陽光発電装置５０において発電効率が低下しているか否か）とに基づいて、その太陽光発電装置５０の発電効率化のための処理を実施するか否かを判断している。これにより、太陽光発電装置５０の発電効率化が必要な場合において、使用予定のない湯を利用することができる。よって、ユーザの利便性を損なわず、太陽光発電装置５０の発電効率化が必要な場合を自動的に判断でき、給湯装置１１（貯湯タンク１２内の湯水）を自動的かつ適切に制御することができる。
【００７０】
（３）本実施形態によれば、貯湯タンク１２において、下部に接続された給水経路２３から水が供給され、上部に接続された加熱経路２１から高温の湯が供給される。よって、貯湯タンク内において上部側から下部側に向けて湯水の温度が低くなり、貯湯タンク内の湯水において３つの温度層（高温である第１層１２Ａ、中温である第２層１２Ｂ、低温である第３層１２Ｃ）が形成される。本実施形態によれば、パネル給湯経路２４は、貯湯タンク１２の中間部に接続されている。これにより、第２層１２Ｂの湯水がパネル給湯部１６に供給され、貯湯タンク１２内の湯水において第２層１２Ｂは小さくなるため、強い温度成層が形成され、蓄熱性能を向上することができる。
【００７１】
（４）本実施形態によれば、ノズル１９Ｂにより太陽電池パネル５１に対して湯水を噴霧する。これにより、気化熱によって太陽電池パネル５１を速やかに冷却することができる。また、本実施形態によれば、給湯口１９Ａにより太陽電池パネル５１に湯水を掛け流すことによって太陽電池パネル５１を加温したり洗浄したりすることができる。よって、太陽光発電装置５０の状況に基づき、給湯形態を変化させることができ、これにより、太陽光発電装置５０の発電効率化をより速やかに行うことができる。
【００７２】
本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。
【００７３】
（１）上記実施形態では、加熱装置１３はヒートポンプ装置だったが、加熱装置１３としては燃料電池であってもよい。燃料電池は、固体高分子型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、リン酸型燃料電池又は溶融炭酸塩型燃料電池である。燃料電池の排熱によって水が加熱される。
【００７４】
加熱装置１３が燃料電池の場合には、加熱装置１３には水素ガス及び酸素ガスが供給される。水素ガスは、例えば、都市ガスなどの燃料ガスを改質器（図示せず）において改質することによって生成される。酸素ガスは空気に含まれている。加熱装置１３を燃料電池とすることで、燃料電池による発電の際の排熱を有効に利用することができる。
【００７５】
（２）上記実施形態では、ステップＳ３１において予測発電量に基づき汚れの有無を判定し、汚れがあると判定した場合において冷却処理の前に洗浄処理が実施されているが、汚れの有無の判定のタイミング及び汚れの有無を判定する方法はこれに制限されない。よって、パネル温度を検出する前に汚れの有無を判定してもよいし、パネル温度を検出するタイミングとは別に汚れの有無の判定を行ってもよい。例えば、太陽光発電がされていない夜間に、その日の発電量（結果）と、予測発電量とを照合し、汚れがあると判断した場合に余剰湯量を用いて太陽電池パネル５１の洗浄（すなわち、パネル給湯部１６Ａに給湯し、給湯口１９Ａから湯水を流出させる処理）を行ってもよい。また、汚れの有無を判定する方法としては、例えば、太陽電池パネル５１の画像を取得する撮影手段を設け、その画像に基づき汚れの有無を判定してもよい。
【００７６】
（３）上記実施形態では、ステップＳ１５においてパネル温度が２５℃未満であるか否かに基づき加温処理又は冷却処理が実施されているが、加温処理及び冷却処理を行う場合のパネル温度はこれに限定されず、パネル温度が所定の温度範囲に含まれない場合に加温処理又は冷却処理を実施してもよい。この場合、例えば、ステップＳ１５の代わりに、パネル温度が２０〜３０℃であるか否かを判定する。パネル温度が２０〜３０℃の場合には効率化処理を終了する。パネル温度が２０〜３０℃でない場合には、パネル温度が２０℃未満であるか否かを判定し、２０℃未満の場合には加温処理が実施される。２０℃未満でない場合、すなわち、パネル温度が３０℃を超えている場合には冷却処理を実施する。
【００７７】
この実施形態では、発電効率の低下が顕著な場合（パネル温度が所定の温度範囲に含まれない場合）には効率化処理が実施されるが、発電効率の低下が顕著でない場合（パネル温度が所定の温度範囲に含まれる場合）には効率化処理が実施されない。これにより、効率化処理の実施回数が減るが、その分、貯湯タンク１２内の湯水の使用量を低減できる。よって、使用湯量のバランスを取りつつ、発電効率の低下を確実に抑制することができる。
【００７８】
また、所定の温度範囲でない場合に効率化処理（加温処理又は冷却処理）を実施する場合、例えば、効率化処理中において太陽電池パネル５１のパネル温度をパネル温度センサ３６により検出することによって、太陽電池パネル５１が所定温度の範囲内になることが検出された場合には、所定湯量を供給する前にその効率化処理を終了してもよい。
【００７９】
（４）上記実施形態では、余剰湯量が所定湯量以上の場合にその所定湯量を用いて効率化処理を実行しているが、余剰湯量全てを効率化処理に用いてもよい。この場合、効率化処理中において余剰湯量がなくなったと判定されると、その効率化処理を終了する。
【００８０】
（５）上記実施形態では、加温処理（洗浄処理）と冷却処理とで異なる供給手段が設けられているが、同一の供給手段により、加温処理（洗浄処理）と冷却処理とを行ってもよい。例えば、パネル給湯部１６Ｂのみが設けられ、コンプレッサ１８により供給される圧縮空気の空気圧を変動させることにより、パネル給湯部１６Ｂ（ノズル１９Ｂ）により加温処理（洗浄処理）と冷却処理とを行ってもよい。この場合、コンプレッサ１８により供給される圧縮空気の空気圧を下げ、液柱状（粒状）の湯水を太陽電池パネル５１（パネル表面）に供給することにより、加温処理及び洗浄処理を行うことができる。
【００８１】
または、パネル給湯部１６Ａのみが設けられている場合には、パネル給湯部１６Ａ（給湯口１９Ａ）により加温処理（洗浄処理）と冷却処理とを行う。この場合、冷却処理は、太陽電池パネル５１の表面に断続的に湯水を供給することにより気化熱による冷却を行うことができる。
【００８２】
（６）上記実施形態では、１つのパネル給湯経路２４が貯湯タンク１２の高さ方向における中間部に接続されているが、パネル給湯経路２４の数及び接続位置はこれに制限されない。例えば、パネル給湯経路２４が２つ備えられていてもよい。この場合、２つのパネル給湯経路２４のうち一方は冷却処理用の経路であり、他方は加温処理用の経路として用いられる。よって、例えば、上記実施形態において、冷却処理用のパネル給湯経路２４はパネル給湯部１６Ａに接続され、加温処理用のパネル給湯経路２４はパネル給湯部１６Ｂに接続される。この場合において、２つのパネル給湯経路２４は、貯湯タンク１２のそれぞれ別の位置に接続されていてもよく、又は加温処理用のパネル給湯経路２４は貯湯タンク１２に接続され、冷却処理用のパネル給湯経路２４は給水経路２３に直接接続されていてもよい。
【００８３】
２つのパネル給湯経路２４が貯湯タンク１２のそれぞれ別の位置に接続される場合、例えば、加温処理用のパネル給湯経路２４は貯湯タンク１２内の第１層１２Ａが形成される付近（すなわち、貯湯タンク１２の高さ方向の上部側）に接続され、冷却処理用のパネル給湯経路２４は貯湯タンク１２内の第３層１２Ｃが形成される付近（すなわち、貯湯タンク１２の高さ方向の下部側）に接続されてもよい。この場合、加温処理の場合には高温である第１層１２Ａの湯水を使用し、冷却処理の場合には低温である第３層１２Ｃの湯水を使用することができ、目的に応じた温度の湯水を使用することによって効率的に加温処理及び冷却処理が可能である。
【００８４】
（７）上記実施形態では、パネル給湯部１６により太陽電池パネル５１に対して給湯され、その使用された湯水は回収されていないが、例えば、太陽電池パネル５１へ給湯された後、その湯水が貯湯タンク１２へ戻る循環経路を備えていてもよい。例えば、上記実施形態において、太陽電池パネル５１の裏面に接触して、太陽電池パネル５１と同様の大きさのパネル用タンクをさらに設ける。当該パネル用タンクの上端部にはパネル給湯経路２４が接続され、下端部にはパネル用タンクに供給された湯水が貯湯タンク１２へ戻る循環経路が接続されている。循環経路は、例えば、貯湯タンク１２において、貯湯タンク１２の下部側に接続されている。
【００８５】
これにより、パネル用タンクに供給された湯水と太陽電池パネル５１との熱交換によって太陽電池パネル５１を加温することができる。この場合、加温処理に使用した湯水が貯湯タンク１２内に戻されるため、水の使用量が抑制できる。さらには、加温処理に使用された湯水の湯温は、元の温度よりも低くなって貯湯タンク１２内に戻ってくると想定される。そのため、加温処理に使用された湯水が貯湯タンク１２の下部側に戻ってくることにより、第２層１２Ｂは小さくなるため、強い温度成層が形成され、蓄熱性能を向上することができ、省エネルギ化を図ることができる。
【００８６】
また、上記実施形態の給湯形態（掛け流しする形態）と、当該パネル用タンクを設ける形態とを組み合わせてもよい。例えば、パネル温度が低い（例えば、０℃付近）の太陽電池パネル５１を加温したり、太陽電池パネル５１上の積雪を溶かす場合は、掛け流しする形態とパネル用タンクを設ける形態とを組み合わせることにより、太陽電池パネル５１の凍結防止となり、効率的な処理を行うことができる。
【００８７】
（８）上記実施形態では、太陽電池パネル５１全体に対して効率化処理（加温処理又は冷却処理）が実施されているが、太陽電池パネル５１の所定の面積ごと（例えば、パネルごと）に効率化処理の必要性の有無を判断し、所定の面積ごと（例えば、パネルごと）に効率化処理が実施される構成としてもよい。
【００８８】
この場合、例えば、太陽電池パネル５１には複数のパネル温度センサ３６が備えられている。すなわち、太陽電池パネル５１において、複数の所定の位置（例えば、パネルごと）にそれぞれパネル温度センサ３６を設け、パネル温度センサ３６が備えられた各位置（例えば、各パネル）におけるパネル温度を検出する。複数の所定の位置（例えば、パネルごと）には、パネル給湯部１６がそれぞれ備えられており、その各位置（例えば、各パネル）に対する加温処理又は冷却処理が実施できるように構成されている。各パネル温度センサ３６により検出されたパネル温度に基づいて、各位置（例えば、各パネル）に対する加温処理又は冷却処理が実施される。
【００８９】
同様に、パネルの汚れの有無についても、パネル汚れ検出手段により複数の所定の位置（例えば、パネルごと）における汚れの有無が検出され、各位置（例えば、各パネル）に対する洗浄処理が実施される構成としてもよい。
【００９０】
複数の所定の位置（例えば、パネルごと）にパネル温度又は汚れの有無が検出され、各位置（例えば、各パネル）に対する効率化処理が実施される構成とすれば、貯湯タンク１２内の湯水の使用量を節約することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１１…貯湯式給湯装置を構成する給湯装置、１２…貯湯タンク、１３…加熱装置、１６…パネル給湯手段を構成するパネル給湯部、１８…噴霧手段を構成するコンプレッサ、１９Ａ…流水手段を構成する給湯口、１９Ｂ…噴霧手段を構成するノズル、２１…湯供給部を構成する加熱経路、２３…水供給部を構成する給水経路、２４…パネル供給手段を構成するパネル給湯経路、２５…噴霧手段を構成するエア供給経路、３６…パネル温度検出手段を構成するパネル温度センサ、４０…制御手段及び予測手段を構成するコントローラ、５０…太陽光発電装置、５１…太陽電池パネル、６０…パネル汚れ検出手段を構成する管理センタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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