(57)【要約】【課題】太陽熱利用装置で集めた熱を有効に利用できる集熱システムを提供する。【解決手段】太陽熱集熱装置１、及び、熱媒貯留部２、及び、集熱側熱媒が循環する集熱側熱媒循環路３を有する集熱系統Ａと、受熱側熱媒が循環する受熱側熱媒循環路６を有する受熱系統Ｂと、集熱側熱媒と受熱側熱媒との熱交換を行う熱交換器５と、運転制御部Ｃとを備える集熱システムであって、運転制御部Ｃは、太陽熱集熱装置１への日照を期待できることを示す日照条件と、太陽熱集熱装置１への日照を期待できないことを示す日没条件との何れを満たすかを判定し、日照条件が満たされると、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１に流入させて太陽熱集熱装置１で集めた熱を集熱側熱媒で回収する集熱運転状態で集熱系統Ａを運転させ、日没条件が満たされると、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態に集熱系統Ａを維持する。【選択図】図１
2014062692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱集熱装置、及び、当該太陽熱集熱装置が集めた熱を回収する集熱側熱媒を貯えることができる熱媒貯留部、及び、前記太陽熱集熱装置と前記熱媒貯留部とを順に通流する前記集熱側熱媒が循環する集熱側熱媒循環路を有する集熱系統と、
前記集熱系統から受け取った熱を熱利用装置に供給可能な受熱側熱媒が循環する受熱側熱媒循環路を有する受熱系統と、
前記集熱側熱媒循環路を流れる前記集熱側熱媒と前記受熱側熱媒循環路を流れる前記受熱側熱媒との間での熱交換を行う熱交換器と、
前記集熱系統及び前記受熱系統の運転状態を制御する運転制御部とを備える集熱システムであって、
前記運転制御部は、
前記太陽熱集熱装置への日照を期待できることを示す日照条件と、前記太陽熱集熱装置への日照を期待できないことを示す日没条件との何れを満たすかを判定し、
前記日照条件が満たされると、前記集熱側熱媒を前記太陽熱集熱装置に流入させて前記太陽熱集熱装置で集めた熱を前記集熱側熱媒で回収する集熱運転状態で前記集熱系統を運転させ、
前記日没条件が満たされると、前記集熱側熱媒を前記太陽熱集熱装置から排出して前記熱媒貯留部に戻す熱媒排出状態に前記集熱系統を維持するように構成されている集熱システム。
【請求項２】
前記日照条件及び前記日没条件は、時刻、及び、前記太陽熱集熱装置から流出する前記集熱側熱媒の温度と前記太陽熱集熱装置に流入する前記集熱側熱媒の温度との温度差、及び、前記太陽熱集熱装置に対する日照量の内、少なくとも時刻で設定されている請求項１に記載の集熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱集熱装置、及び、その太陽熱集熱装置が集めた熱を回収する集熱側熱媒を貯留することができる熱媒貯留部、及び、太陽熱集熱装置と熱媒貯留部とを順に通流する集熱側熱媒が循環する集熱側熱媒循環路を有する集熱系統と、集熱系統から受け取った熱を熱利用装置に供給可能な受熱側熱媒が循環する受熱側熱媒循環路を有する受熱系統と、集熱側熱媒循環路を流れる集熱側熱媒と受熱側熱媒循環路を流れる受熱側熱媒系統との間での熱交換を行う熱交換器と、集熱系統の運転状態を制御する運転制御部とを備える集熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の集熱システムは、太陽熱集熱装置を通る集熱側熱媒循環路に集熱側熱媒を循環させながら太陽熱集熱装置が集めた熱を回収する集熱運転状態と、集熱側熱媒循環路における集熱側熱媒の循環を停止させることで、集熱側熱媒が太陽熱集熱装置からの熱回収を行わないようにする非集熱運転状態とを切り替えて動作するように構成されている。具体的には、太陽熱集熱装置への日射量が不足した際には集熱側熱媒の循環を停止させて上記非集熱運転状態へと移行することで、太陽熱集熱装置へ集熱側熱媒を循環させるのに必要なエネルギーが節約することが意図されている。
更に、特許文献１に記載の集熱システムは、上記非集熱運転状態のとき、即ち、夜間などにおいて太陽熱集熱装置を通る集熱側熱媒循環路を集熱側熱媒が循環していないとき、太陽熱集熱装置に残った集熱側熱媒が凍結して機器を損傷する可能性があることに鑑みて、そのような場合には太陽熱集熱装置から集熱側熱媒を排出して熱媒貯留部で回収するという凍結対策も行われている。
【０００３】
以上のように、特許文献１に記載の集熱システムでは、集熱側熱媒を循環させながら集熱する集熱運転状態と、集熱側熱媒を循環させずにエネルギーを節約する（即ち、集熱側熱媒を循環させるのに必要な動力を節約する）非集熱運転状態という２つの運転状態を基本の運転状態として備える。更に、凍結を予防とする観点から、太陽熱集熱装置から集熱側熱媒を排出して熱媒貯留部で回収するという運転状態も例外的に備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、冬場の熱供給運転を考えると、太陽熱集熱装置への日射量が不足した結果として非集熱運転状態を行っている間、太陽熱集熱装置やその近傍の配管などが低温環境下に曝されると、集熱側熱媒からの放熱量が大きくなるという問題がある。つまり、特許文献１に記載の集熱システムでは、凍結の可能性が生じなければ、夜間も太陽熱集熱装置に集熱側熱媒は滞留したままにされるため、夜間の間に太陽熱集熱装置のパネルからの放射冷却や配管（集熱側熱媒循環路）からの放熱が行われると、それに伴って集熱側熱媒の温度も低下してしまう。その結果、太陽熱集熱装置で一旦集めて集熱側熱媒の保持させた熱が、利用されることなく放熱されることになる。また、後述するように、太陽熱集熱装置での集熱が開始されても、集熱側熱媒の温度上昇には時間を要する。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽熱利用装置で集めた熱を有効に利用できる集熱システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る集熱システムの特徴構成は、太陽熱集熱装置、及び、当該太陽熱集熱装置が集めた熱を回収する集熱側熱媒を貯えることができる熱媒貯留部、及び、前記太陽熱集熱装置と前記熱媒貯留部とを順に通流する前記集熱側熱媒が循環する集熱側熱媒循環路を有する集熱系統と、前記集熱系統から受け取った熱を熱利用装置に供給可能な受熱側熱媒が循環する受熱側熱媒循環路を有する受熱系統と、前記集熱側熱媒循環路を流れる前記集熱側熱媒と前記受熱側熱媒循環路を流れる前記受熱側熱媒との間での熱交換を行う熱交換器と、前記集熱系統及び前記受熱系統の運転状態を制御する運転制御部とを備える集熱システムであって、
前記運転制御部は、前記太陽熱集熱装置への日照を期待できることを示す日照条件と、前記太陽熱集熱装置への日照を期待できないことを示す日没条件との何れを満たすかを判定し、前記日照条件が満たされると、前記集熱側熱媒を前記太陽熱集熱装置に流入させて前記太陽熱集熱装置で集めた熱を前記集熱側熱媒で回収する集熱運転状態で前記集熱系統を運転させ、前記日没条件が満たされると、前記集熱側熱媒を前記太陽熱集熱装置から排出して前記熱媒貯留部に戻す熱媒排出状態に前記集熱系統を維持するように構成されている点にある。
【０００８】
日没条件が満たされると、太陽熱集熱装置からの放熱が促進される可能性が高くなる。つまり、太陽熱集熱装置に滞留している集熱側熱媒が保持している熱が、利用されることなく放出される可能性が高くなる。
ところが、本特徴構成によれば、太陽熱集熱装置への日照を期待できないことを示す日没条件が満たされると、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置から排出して熱媒貯留部に戻す熱媒排出状態に集熱系統を維持する。つまり、日没条件が満たされることで太陽熱集熱装置からの放熱が促進される可能性が高くなったとしても、その熱の放出が起こり易い太陽熱集熱装置からは集熱側熱媒を排出して、太陽熱集熱装置での集熱側熱媒からの放熱の発生を回避できる。更に、太陽熱集熱装置から排出した集熱側熱媒を熱媒貯留部に回収することで、次に集熱運転状態で集熱系統を運転させるまでの間、集熱側熱媒からの放熱を抑制した状態で集熱側熱媒を熱媒貯留部に貯えることができる。
従って、太陽熱利用装置で集めた熱を有効に利用できる集熱システムを提供できる。
【０００９】
本発明に係る集熱システムの別の特徴構成は、時刻、及び、前記太陽熱集熱装置から流出する前記集熱側熱媒の温度と前記太陽熱集熱装置に流入する前記集熱側熱媒の温度との温度差、及び、前記太陽熱集熱装置に対する日照量の内、少なくとも時刻で設定されている点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、時刻、及び、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差、及び、太陽熱集熱装置に対する日照量の内、少なくとも時刻を用いて、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあるか否か客観的に設定できる。
【００１１】
例えば、現在時刻が、太陽熱集熱装置が設置された場所での日の出時刻から日没時刻の間の時刻であれば太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあり、現在時刻が日没時刻から日の出時刻の間の時刻であれば太陽熱集熱装置への日照を期待できない条件下にある。つまり、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあるか否かを、時刻で客観的に設定することができる。
【００１２】
或いは、例えば、時刻と太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差とを併用した場合、上述したような時刻に関する条件を満たし、且つ、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が所定温度差以上であれば、太陽熱集熱装置で集熱側熱媒の昇温が行われている条件下（即ち、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下）にあり、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が所定温度差未満であれば、太陽熱集熱装置で集熱側熱媒の昇温が殆ど行われていない条件下（即ち、太陽熱集熱装置への日照を期待できない条件下）にあると判定する。つまり、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあるか否かを、時刻と、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差とを併用して、より客観的に設定することができる。
【００１３】
また或いは、例えば、時刻と太陽熱集熱装置に対する日照量とを併用した場合、上述したような時刻に関する条件を満たし、且つ、太陽熱集熱装置に対する日照量が所定値以上であれば、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあり、太陽熱集熱装置に対する日照量が所定値未満であれば、太陽熱集熱装置への日照を期待できない条件下にあると判定する。つまり、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあるか否かを、時刻と、太陽熱集熱装置に対する日照量とを併用して、より客観的に設定することができる。
【００１４】
更に、時刻、及び、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差、及び、太陽熱集熱装置に対する日照量という３つの指標を併用した場合には、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあるか否かの判定を更に客観的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】集熱システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の集熱システムを運転させた場合の、太陽熱集熱装置へ流入する集熱側熱媒の温度と、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度の推移を示すグラフである。
【図３】比較例の集熱システムを運転させた場合の、太陽熱集熱装置へ流入する集熱側熱媒の温度と、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して本発明に係る集熱システムの構成について説明する。
図１は、集熱システムの構成を示す図である。集熱システムは、集熱系統Ａと、受熱系統Ｂと、集熱系統Ａと受熱系統Ｂとの間での熱交換を行う第１熱交換器５（本発明の集熱システムにおける「熱交換器」）と、集熱系統Ａ及び受熱系統Ｂなどの集熱システム全体の運転状態を制御する運転制御部Ｃとを備える。集熱系統Ａは、太陽熱集熱装置１、及び、その太陽熱集熱装置１が集めた熱を回収する集熱側熱媒を貯えることができる熱媒貯留部２、及び、太陽熱集熱装置１と熱媒貯留部２とを順に通流する集熱側熱媒が循環する集熱側熱媒循環路３を有する。例えば、太陽熱集熱装置１として、平板式の太陽熱集熱装置を用いることができる。受熱系統Ｂは、集熱系統Ａから受け取った熱を熱利用装置１１に供給可能な受熱側熱媒が循環する受熱側熱媒循環路６を有する。また、第１熱交換器５は、集熱側熱媒循環路３の途中で且つ受熱側熱媒循環路６の途中に設けられ、集熱側熱媒循環路３を流れる集熱側熱媒と受熱側熱媒循環路６を流れる受熱側熱媒との間での熱交換を行わせる。
【００１７】
〔集熱系統Ａ〕
集熱系統Ａでは、熱媒貯留部２と太陽熱集熱装置１との間の集熱側熱媒循環路３にポンプＰ１が設けられている。運転制御部ＣがこのポンプＰ１が作動させると、集熱側熱媒が熱媒貯留部２から太陽熱集熱装置１へと流入し、更に太陽熱集熱装置１から流出した集熱側熱媒が第１熱交換器５を通過した後で熱媒貯留部２へと帰還するように、集熱側熱媒の循環が行われる。その結果、太陽熱集熱装置１で集めた熱が熱媒貯留部２に蓄えられる或いは第１熱交換器５を介して受熱系統Ｂに渡される集熱運転状態で集熱系統Ａの運転が行われる。
【００１８】
また、ポンプＰ１が設けられているよりも下流側の集熱側熱媒循環路３の分岐部ｂ１には、その分岐部ｂ１と熱媒貯留部２とを直接接続する熱媒回収路４が設けられている。熱媒回収路４の途中にはその流路を開閉する開閉弁Ｖ１が設けられている。この開閉弁Ｖ１が閉作動されている間、この熱媒回収路４において集熱側熱媒は流動しない。これに対して、開閉弁Ｖ１が開作動されている間、この熱媒回収路４において集熱側熱媒は流動する。例えば、運転制御部Ｃが、ポンプＰ１の動作を停止させ、且つ、開閉弁Ｖ１を開作動させると、この熱媒回収路４よりも上方にある太陽熱集熱装置１及びその近傍の集熱側熱媒循環路３に滞留している集熱側熱媒が、この熱媒回収路４を通って熱媒貯留部２に帰還する。つまり、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２で回収される熱媒回収状態で集熱系統Ａの運転が行われる。
【００１９】
〔受熱系統Ｂ〕
受熱系統Ｂでは、冷熱を利用する冷房装置や温熱を利用する暖房装置などの熱利用装置１１に冷水或いは温水を供給するために、集熱系統Ａから受け取った熱が用いられる。図１に示すように、受熱側熱媒循環路６の途中には、第１熱交換器５から見て並列に、ナチュラルソーラーチラーとも呼ばれる太陽熱利用の吸収式冷温水機８と、第２熱交換器７とが接続されている。具体的には、第１熱交換器５から吸収式冷温水機８へ至る間の受熱側熱媒循環路６の途中にある分岐部ｂ２から、受熱側熱媒循環路６が冷房時熱媒循環路６ａと暖房時熱媒循環路６ｂとに分岐されている。また、吸収式冷温水機８から第１熱交換器５へ至る間の受熱側熱媒循環路６の途中にある合流部ｂ３において、冷房時熱媒循環路６ａと暖房時熱媒循環路６ｂとが合流する。そして、運転制御部Ｃが、受熱側熱媒を、受熱側熱媒循環路６及び冷房時熱媒循環路６ａを介して第１熱交換器５と吸収式冷温水機８とを順に通流するように循環させる第１受熱状態と、受熱側熱媒循環路６及び暖房時熱媒循環路６ｂを介して第１熱交換器５と第２熱交換器７とを順に通流するように循環させる第２受熱状態とを切り替える。つまり、本実施形態の吸収式冷温水機８は、その機内に備えられる加熱器（例えば燃焼器）で発生される熱で作動するほか、外部から投入される熱（本実施形態では、太陽熱）を利用した運転を行うことができる（排）熱投入型の装置である。
【００２０】
第１受熱状態は、熱利用装置１１に相対的に温度の低い冷水を供給するときに行われる運転状態である。具体的には、受熱系統Ｂが第１受熱状態で運転されるとき、第１熱交換器５で昇温された受熱側熱媒が冷房時熱媒循環路６ａを通って吸収式冷温水機８に供給される。そして、吸収式冷温水機８では、この受熱側熱媒が保有している熱を用いて冷水が生成される。そして、その冷水が冷温水往路９を通って冷房装置などの熱利用装置１１に供給される。また、運転制御部Ｃは、第１受熱状態の場合、熱利用装置１１から冷温水復路１０を通って戻ってきた冷温水を、第２熱交換器７を通らずに分岐部ｂ５及び三方弁Ｖ３を通って再び吸収式冷温水機８に流入させるように三方弁Ｖ３を作動させ、その結果、熱利用装置１１から冷温水復路１０を通って戻ってきた冷温水を再び吸収式冷温水機８で冷却させる。冷温水往路９及び冷温水復路１０における冷温水の流量は、ポンプＰ３によって調節される。
【００２１】
第２受熱状態は、熱利用装置１１に相対的に温度の高い温水を供給するときに行われる運転状態である。具体的には、受熱系統Ｂが第２受熱状態で運転されるとき、第１熱交換器５で昇温された受熱側熱媒が暖房時熱媒循環路６ｂを通って第２熱交換器７に供給される。また、熱利用装置１１から冷温水復路１０を通って戻ってきた冷温水は、三方弁Ｖ３の作用により冷温水復路１０の分岐部ｂ５から熱交換用流路１０ａを通って第２熱交換器７に供給される。その結果、受熱側熱媒循環路６を通って第２熱交換器７に供給される受熱側熱媒が保有している熱を用いて、冷温水復路１０を通って戻ってきた冷温水の昇温が行われる。その後、昇温された冷温水は、三方弁Ｖ３を介して吸収式冷温水機８に流入し、吸収式冷温水機８のボイラ機能を用いて更に昇温された上で冷温水往路９を通って暖房装置などの熱利用装置１１に供給される。尚、第２熱交換器７で昇温された後の冷温水の温度が、熱利用装置１１へ送る冷温水の温度として充分であれば、吸収式冷温水機８のボイラ機能を用いて更に昇温しなくてもよい。
【００２２】
次に、１日の中での集熱システムの運転について具体例を挙げて説明する。
運転制御部Ｃは、太陽熱集熱装置１への日照を期待できることを示す日照条件と、太陽熱集熱装置１への日照を期待できないことを示す日没条件との何れを満たすかを判定し、日照条件が満たされると、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１に流入させて太陽熱集熱装置１で集めた熱を集熱側熱媒で回収する集熱運転状態で集熱系統Ａを運転させ、日没条件が満たされると、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態に集熱系統Ａを維持するように構成されている。本実施形態では、日照条件及び日没条件は、時刻、及び、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差、及び、太陽熱集熱装置に対する日照量の内、少なくとも時刻で設定されている。本実施形態では、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度は、太陽熱集熱装置１からの集熱側熱媒の出口近傍の集熱側熱媒循環路３に設けられる温度センサＴ１での検出温度であり、太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度は、熱媒貯留部２に設けられる温度センサＴ２での検出温度（即ち、熱媒貯留部２に貯留されている集熱側熱媒の温度）である。また、太陽熱集熱装置１に対する日照量は、太陽熱集熱装置１の近傍に設けられる日照量センサ１２で検出される日照量の値である。
【００２３】
このように、時刻、及び、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差、及び、太陽熱集熱装置１に対する日照量の内、少なくとも時刻を用いることで、太陽熱集熱装置１への日照を期待できる条件下にあるか否か客観的に設定できる。特に、時刻を用いることで、昼間の時間帯を常に日照を期待できる条件下にあると設定することもできる。その結果、例えば、昼間に雲の発生によって日射量が非常に小さくなったとしても、その日射量の低下は単なる一時的な現象として取り扱われ、日没条件を満たすとは判定されない。このように、日照条件を満たすか或いは日没条件を満たすかの判定に時刻を用いることで、１日を、昼間の時間帯を含む日照時間帯と、夜間の時間帯を含む日没時間帯との２つの時間帯に分けて、太陽熱集熱装置１への日照を期待できるか否かを客観的に判定することができる。
【００２４】
例えば、現在時刻が、太陽熱集熱装置１が設置された場所での日の出時刻から日没時刻の間の時刻であれば太陽熱集熱装置１への日照を期待できる条件下にあり、現在時刻が日没時刻から日の出時刻の間の時刻であれば太陽熱集熱装置１への日照を期待できない条件下にある。つまり、太陽熱集熱装置１への日照を期待できる条件下にあるか否かを、時刻で客観的に設定することができる。具体例を挙げると、日没時刻が１６時であり、日の出時刻が６時である場合、運転制御部Ｃは、例えば、７時になると日照条件が満たされたと判定し、１６時になると日没条件が満たされたと判定する。或いは、日没時刻の１時間前を日没条件が満たされる時刻に設定し、日の出時刻の１時間後を日照条件が満たされる時刻に設定することなど、実際の日没時刻及び日の出時刻とは異なる時刻を日没条件及び日照条件が満たされる時刻に設定することもできる。
【００２５】
或いは、例えば、時刻と太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差とを併用した場合、上述したような時刻に関する日照条件を満たしており、且つ、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が所定温度差以上であれば、太陽熱集熱装置１で集熱側熱媒の昇温が行われている条件下（即ち、太陽熱集熱装置１への日照を期待できる条件下）にあると判定できる。また、上述したような時刻に関する日没条件を満たしており、且つ、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が所定温度差未満であれば、太陽熱集熱装置１で集熱側熱媒の昇温が殆ど行われていない条件下（即ち、太陽熱集熱装置１への日照を期待できない条件下）にあると判定できる。つまり、太陽熱集熱装置１への日照を期待できる条件下にあるか否かを、時刻、及び、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差とを併用して設定することができる。具体例を挙げると、運転制御部Ｃは、例えば、７時になっており、且つ、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が３℃以上になれば、或いは、３℃以上である期間が所定期間連続すれば日照条件が満たされたと判定する。また、運転制御部Ｃは、１６時になっており、且つ、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が０．５℃以下になれば、或いは、０．５℃以下である期間が所定期間連続すれば日没条件が満たされたと判定する。
【００２６】
また或いは、例えば、時刻と太陽熱集熱装置に対する日照量とを併用した場合、上述したような時刻に関する条件を満たし、且つ、太陽熱集熱装置に対する日照量が所定値以上であれば、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあると判定できる。また、上述したような時刻に関する日没条件を満たしており、且つ、太陽熱集熱装置に対する日照量が所定値未満であれば、太陽熱集熱装置への日照を期待できない条件下にあると判定できる。つまり、太陽熱集熱装置への日照を期待できる条件下にあるか否かを、時刻、及び、太陽熱集熱装置に対する日照量を併用して設定することができる。具体例を挙げると、運転制御部Ｃは、例えば、７時になっており、且つ、日照量センサ１２で計測される太陽熱集熱装置１に対する日照量が２２０Ｗ／ｍ2以上であれば日照条件が満たされたと判定する。また、運転制御部Ｃは、１６時になっており、且つ、太陽熱集熱装置１に対する日照量が２２０Ｗ／ｍ2未満であれば日没条件が満たされたと判定する。
【００２７】
更に、時刻、及び、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差、及び、太陽熱集熱装置１に対する日照量という３つの指標を併用した場合には、太陽熱集熱装置１への日照を期待できる条件下にあるか否かの判定を更に客観的に行うことができる。例えば、運転制御部Ｃが、７時になっており、且つ、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度との温度差が３℃以上であり、且つ、日射量が２２０Ｗ／ｍ2のときに上記日照条件が満たされると判定するように設定することもできる。
【００２８】
図２は、本発明の集熱システムを運転させた場合の、太陽熱集熱装置１へ流入する集熱側熱媒の温度と、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度の推移を示すグラフである。図３は、比較例の集熱システム（即ち、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態を行わないシステム）を運転させた場合の、太陽熱集熱装置へ流入する集熱側熱媒の温度と、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度の推移を示すグラフである。尚、図２及び図３に示すのは冬期に集熱システムを稼動させた場合の例であるため、受熱系統Ｂは上記第２運転状態（熱利用装置１１としての暖房装置に熱を供給する状態）で運転されている。以下に、先ず運転制御部Ｃが集熱システムをどのように制御するのかを説明する。
【００２９】
図２に示す例では、運転制御部Ｃは、７時になると日照条件が満たされたと判定し、１６時になると日没条件が満たされたと判定する。運転制御部Ｃは、７時になって日照条件が満たされたと判定すると、集熱系統Ａを集熱運転状態で動作させる。これは、開閉弁Ｖ１を閉作動させた上でポンプＰ１を作動させることで集熱側熱媒循環路３に集熱側熱媒を循環させる運転である。つまり、前日の１６時から当日の７時の間は太陽熱集熱装置１から熱媒貯留部２に集熱側熱媒が回収されていたが、この日照条件が満たされると、集熱側熱媒が太陽熱集熱装置１に戻される。運転制御部Ｃは、この集熱運転状態での集熱系統Ａの運転を少なくとも所定期間（例えば３６００秒間）行う。
【００３０】
その後、運転制御部Ｃは、集熱運転状態での集熱系統Ａの運転を継続するが、始動後の上記所定期間（例えば３６００秒間）を経過した後、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ１が検出する温度）と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ２が検出する温度）との温度差が０．５℃以下になると、ポンプＰ１を停止させる。つまり、太陽熱集熱装置１で集熱できる熱量が非常に小さい状況であれば、ポンプＰ１を作動させず、消費エネルギーを節約する。
これに対して、運転制御部Ｃは、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ１が検出する温度）と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ２が検出する温度）との温度差が３℃以上、且つ、日射量が２２０Ｗ／ｍ2になると、太陽熱集熱装置１で集熱できる熱量が大きくなったと判定して、集熱系統Ａを集熱運転状態に切り換える。具体的には、運転制御部Ｃは、開閉弁Ｖ１を閉じた状態でポンプＰ１を作動させることで、熱媒貯留部２に貯留してある集熱側熱媒が太陽熱集熱装置１と第１熱交換器５を順に通流して、熱媒貯留部２に帰還するような運転を行う。
【００３１】
更に、受熱系統Ｂについても、運転制御部Ｃは、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ１が検出する温度）と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ２が検出する温度）との温度差が３℃以上、且つ、日射量が２２０Ｗ／ｍ2のとき、ポンプＰ２を作動させる。その結果、第２熱交換器７に対して、太陽熱集熱装置１で集熱した熱が供給される。これに対して、運転制御部Ｃは、太陽熱集熱装置１から流出する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ１が検出する温度）と太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度（温度センサＴ２が検出する温度）との温度差が０．５℃以下になると、ポンプＰ２を停止させる。
【００３２】
尚、運転制御部Ｃは、集熱系統Ａにおいて、ポンプＰ１を停止させている間であっても、温度センサＴ１が検出する温度が３℃以下になると、ポンプＰ１を間欠的に作動させる。つまり、集熱側熱媒の温度が低下してその熱媒の凍結の可能性が生じても、熱媒を流動させることで実際に凍結が生じないようにできる。例えば、運転制御部Ｃは、ポンプＰ１を５０分間停止させた後、ポンプＰ１を１０分間作動させる間欠運転を行っている。
更に、運転制御部Ｃは、温度センサＴ１が検出する温度が２℃以下になると、ポンプＰ１を停止させた状態で開閉弁Ｖ１を開弁させて、太陽熱集熱装置１から集熱側熱媒を排出させて、熱媒貯留部２に回収する。つまり、集熱側熱媒の凍結の可能性が更に高まると、太陽熱集熱装置１に残った集熱側熱媒が凍結して機器を損傷することを回避するため、太陽熱集熱装置１から集熱側熱媒を排出させるという凍結対策を行う。
【００３３】
また、運転制御部Ｃは、温度センサＴ１が検出する温度が９８．０℃以上となる期間が５分間継続すると、ポンプＰ１を停止させた状態で開閉弁Ｖ１を開弁させて、太陽熱集熱装置１から集熱側熱媒を排出させて、熱媒貯留部２に回収することを２０分間行う。これに対して、温度センサＴ１が検出する温度が９５．０℃以下になると、開閉弁Ｖ１を閉弁した上でポンプＰ１を作動させる。つまり、太陽熱集熱装置１に滞留している集熱側熱媒の沸騰の可能性が高まると、その可能性を排除するために太陽熱集熱装置１から集熱側熱媒を排出させる。
【００３４】
受熱系統Ｂでは、運転制御部Ｃは、ポンプＰ２を作動させて第１熱交換器５で受け取った熱を第２熱交換器７へ流入させるとき、温度センサＴ３の検出温度が４０℃に基づいた制御を行う。例えば、運転制御部Ｃは、温度センサＴ３の温度が４０℃以下のとき、受熱側熱媒が第２熱交換器７を分岐部ｂ４からバイパスしてバイパス路６ｃ（６）を流れるように三方弁Ｖ２を制御する。また、運転制御部Ｃは、温度センサＴ３の検出温度が４０℃より高くなるにつれて、三方弁Ｖ２を制御して第２熱交換器７への流量を増加させるような比例制御を行う。逆に、運転制御部Ｃは、温度センサＴ３の検出温度が４０℃以上であっても、その温度が低下するにつれて、三方弁Ｖ２を制御して第２熱交換器７への流量を減少させるような比例制御を行う。
【００３５】
以上のように、運転制御部Ｃが集熱システムをどのように制御するのかを説明したが、図２に示す結果が得られたときは、７時になって日照条件が満たされた後、１６時になって日没条件が満たされるまでの間、ポンプＰ１及びポンプＰ２は停止されることなく運転され続けた、即ち、太陽熱集熱装置１での集熱運転が行われ続けた。
【００３６】
図２に示すように、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度（図２中では「出口温度」として太線と黒四角マーカーで示す）と、太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度（図２中では「入口温度」として細線と白丸マーカーで示す）は、７時になって太陽熱集熱装置１での集熱が開始された後から徐々に上昇する。そして、１０時から１１時の間に熱媒の温度が２０℃を超え、その後も温度が大きく上昇する。つまり、「出口温度」が上昇するということは太陽熱集熱装置１での集熱が効果的に行われていることを示し、「入口温度」が上昇するということは熱媒貯留部２で貯えられている熱媒の温度が全体的に上昇していることを示している。これに対して、前日の１６時から当日の７時の間、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態に集熱系統Ａを維持していなかった図３の比較例の場合、１０時頃になっても「出口温度」及び「入口温度」の両方について熱媒の温度は１５℃以下に留まっている。つまり、太陽熱集熱装置１での集熱が効果的に行われておらず、且つ、熱媒貯留部２で貯えられている熱媒の温度も全体的に上昇していないことを示している。
【００３７】
このように、図２に示した本発明の実施例において、集熱側熱媒の温度を早期に上昇させることができているのは、前日の１６時から当日の７時の間に集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態に集熱系統Ａを維持したことによると考えられる。つまり、図３の比較例に示したように、前日の１６時から当日の７時の間に集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態を行わないシステムであれば、７時以降に太陽熱集熱装置１で集熱を開始しても、その熱を、前日の１６時から当日の７時の間に太陽熱集熱装置と共に放熱された集熱側熱媒を再び昇温するために利用しなければならない。その結果、図３の比較例では、１０時頃になっても集熱側熱媒の温度上昇は緩やかで、「出口温度」及び「入口温度」の両方について熱媒の温度は１５℃以下に留まっている。これに対して、本発明の実施例では、太陽熱集熱装置１への日照を期待できないことを示す日没条件が満たされると、集熱側熱媒を太陽熱集熱装置１から排出して熱媒貯留部２に戻す熱媒排出状態に集熱系統Ａを維持することで、他追えば夜間に熱の放出が起こり易い太陽熱集熱装置１からは集熱側熱媒を排出して、太陽熱集熱装置１での集熱側熱媒からの放熱の発生を回避できる。更に、太陽熱集熱装置１から排出した集熱側熱媒を熱媒貯留部２に回収することで、次に集熱運転状態で集熱系統Ａを運転させるまでの間、集熱側熱媒からの放熱を抑制した状態で集熱側熱媒を熱媒貯留部２に貯えることができる。
【００３８】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において、集熱システムの構成は図示した構成に限定されず適宜変更可能である。例えば、太陽熱集熱装置１に流入する集熱側熱媒の温度を測定するための温度センサを温度センサＴ２で代用するのではなく、例えば、太陽熱集熱装置１への集熱側熱媒の流入口の近傍の集熱側熱媒循環路３に別途設けてもよい。
【００３９】
＜２＞
上記実施形態において日照条件及び日没条件について具体例を挙げて説明したが、それらの条件は上述した具体例に限定されず適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、太陽熱集熱装置から流出する集熱側熱媒の温度と太陽熱集熱装置に流入する集熱側熱媒の温度との温度差に関して「３℃」や「０．５℃」という数値を例示し、太陽熱集熱装置に対する日照量に関して「２２０Ｗ／ｍ2」という数値を例示したが、それらの値は適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、太陽熱利用装置で集めた熱を有効に利用できる集熱システムに利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  太陽熱集熱装置
２  熱媒貯留部
３  集熱側熱媒循環路
５  第１熱交換器（熱交換器）
６  受熱側熱媒循環路
１１  熱利用装置
Ａ  集熱系統
Ｂ  受熱系統
【図１】
2014062692.tif 000003
【図２】
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【図３】
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