(57)【要約】【課題】発電出力の制限時における太陽エネルギの変換効率を向上させる。【解決手段】ポンプ制御部（１３）は、熱媒体の現在の流量を第１の方向に変化させた後、第２の集熱量が第１の集熱量を上回る場合、変化後の流量を、第１の方向にさらに変化させるようにポンプを制御し、第２の集熱量が第１の集熱量以下である場合、変化後の流量を、現在の流量を第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで第２の方向に変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルに設けられた集熱器に接続される循環路内において熱媒体を循環させる循環装置を制御する制御装置であって、
上記熱媒体の現在の流量に基づき、上記集熱器における太陽熱の第１の集熱量を算出し、
上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合、上記現在の流量を、第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御し、
変化後の上記流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第２の集熱量を算出し、
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、変化後の上記流量を、上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御し、
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、変化後の上記流量を、上記現在の流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
上記循環路は、上記集熱器の内部に上記熱媒体が流入する入口および上記集熱器の内部から上記熱媒体が流出する出口にそれぞれ接続されており、
上記現在の流量を変化させる前の上記入口の温度、上記出口の温度、気温、および日射量に基づく第３の集熱量を算出し、
上記現在の流量を変化させる前の上記入口の温度および上記出口の温度、ならびに上記流量を変化させた後の気温および日射量に基づく第４の集熱量を算出し、
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下であり、かつ、上記第３の集熱量から上記第４の集熱量への変化率が、変化率の閾値を下回る場合、変化後の上記流量を、上記現在の流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下であり、かつ、上記第３の集熱量から上記第４の集熱量への変化率が、上記変化率の閾値以上である場合、変化後の上記流量に基づき、上記熱の第２の集熱量を再度算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、上記第３の集熱量から上記第４の集熱量への変化率に関係なく、変化後の上記流量を、上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
【請求項５】
太陽光発電パネルに設けられた集熱器に接続される循環路内において熱媒体を循環させる循環装置を制御する制御方法であって、
上記熱媒体の現在の流量に基づき、上記集熱器における太陽熱の第１の集熱量を算出し、
上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合、上記現在の流量を第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御し、
変化後の上記流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第２の集熱量を算出し、
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、変化後の上記流量を上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御し、
上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、変化後の上記流量を、上記現在の流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電および風力発電等は、自然エネルギを利用することによって二酸化炭素の排出量を抑制できる発電方式として注目されている。また、その発電電力を電力事業者が買い取る制度が実施されたことにより、特に、太陽光発電の一般家庭および産業用施設への普及が進んでいる。
【０００３】
また、従来、太陽光発電パネルの裏面に太陽熱を集めるための集熱器を取り付けた、いわゆる太陽光発電集熱パネルも提案されている。このパネルは、太陽光発電に加えて太陽熱の集熱をも行うことができる。集めた熱を給湯または暖房等に利用すれば、自然エネルギの活用をより促進することができる。特許文献１に、従来の太陽光発電集熱システムの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８５７２４号公報（２０１３年９月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のシステムは、太陽光発電パネルの温度を制御して発電出力を安定化させるために、熱媒循環路内を循環する熱媒の流量を適宜増減させる。しかし、太陽光発電パネルの温度変化による発電出力の変動を抑えたとしても、それ以上に、日射または天候の変化によって発電出力の変動が大きくなる。昼の日射が強くなる時間帯において、太陽光発電による発電出力が大きくなる結果、電力の供給が電力需要以上になってしまうと、電力系統が不安定になることによって大規模停電が発生するなどの恐れがある。
【０００６】
従来、そのような事態を起こさないために、必要に応じて、電力需要を供給が上回らないように太陽光発電の系統への接続を制限する出力制限が行われる。出力制限がかかると、系統に供給可能な太陽発電の電力量に制限がかかるので、それに対応すべく、太陽光発電パネルの出力電力を低下させるように太陽光発電パネルの発電負荷状態が変更される。この結果、本来は電力に変換可能な太陽エネルギのうちの一部が電力に変換されず、熱としてそのまま捨てられる他なくなる。このように従来技術には、発電出力の制限時に太陽エネルギの変換効率が低下するという問題が生ずる。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するために完成されたものである。そして、その目的は、発電出力の制限時における太陽エネルギの変換効率を向上させることができる制御装置、制御方法、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る制御装置は、上記の課題を解決するために、太陽光発電パネルに設けられた集熱器に接続される循環路内において熱媒体を循環させる循環装置を制御する制御装置であって、上記熱媒体の現在の流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第１の集熱量を算出し、上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合、上記流量を第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御し、変化後の上記流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第２の集熱量を算出し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、変化後の上記流量を、上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、変化後の上記流量を、変化前の上記流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る制御方法は、上記の課題を解決するために、太陽光発電パネルに設けられた集熱器に接続される循環路内において熱媒体を循環させる循環装置を制御する制御方法であって、上記熱媒体の現在の流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第１の集熱量を算出し、上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合、上記流量を第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御し、変化後の上記流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第２の集熱量を算出し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、上記流量を上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、変化後の上記流量を、変化前の上記流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、太陽熱の集熱効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る太陽光発電集熱システムの要部構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るソーラパネルの出力電圧（動作電圧）と出力電力との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１における集熱効率の向上を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る制御装置が実行する処理全体の流れを説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態１に係る制御装置が実行する熱媒体の流量制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態２に係る太陽光発電集熱システムの要部構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態２において流量変化後および変化前における各パラメータの表記を一覧にした図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る制御装置が実行する熱媒体の集熱量制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態３に係る太陽光発電集熱システムの要部構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態１に係る制御装置が実行する熱媒体の流量制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態４に係る太陽光発電集熱システムの要部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
図１〜図６を参照して、本発明に係る実施形態１を以下に説明する。
【００１３】
（太陽光発電集熱システム１０の構成）
図２は、本発明の実施形態１に係る太陽光発電集熱システム１０の要部構成を示す図である。この図に示すように、太陽光発電集熱システム１０は、制御装置１、ソーラパネル２（太陽光発電パネル）、パワーコンディショナ３、集熱器４、循環路５、ポンプ６（循環装置）、蓄熱タンク７、およびサーバ８を備えている。これらのうち、サーバ８は、商用電力系統を各家庭に提供する電力事業者側に設置されており、残りは、一般家庭用に設置されているものとする。ソーラパネル２、パワーコンディショナ３、および集熱器４は、太陽光発電集熱装置を構成する。
【００１４】
ソーラパネル２は、照射された太陽光を用いて直流電力を発電し、パワーコンディショナ３に供給する。
【００１５】
パワーコンディショナ３は、ソーラパネル２が発電した直流電力を交流電力に変換して、図示しない家庭負荷および蓄電装置などに供給する。また、パワーコンディショナ３は、基本的に、ソーラパネル２の発電電力が常に最大となるようにソーラパネル２の動作電圧を制御する。
【００１６】
集熱器４は、ソーラパネル２の下面に設置されており、太陽光の照射によって発生した熱によって暖められる。
【００１７】
循環路５は、断熱性の材料によって構成される中空の配管である。循環路５の内部は熱媒体によって満たされており、この熱媒体は、ポンプ６の駆動によって循環路５の内部を循環する。
【００１８】
ポンプ６は、制御装置１による制御に基づき駆動することによって、循環路５の内部において熱媒体を循環させる。
【００１９】
ポンプ６は、熱媒体の流量を制御する機能を有するものであれば、どのような構成であってもよい。たとえばポンプ６は、流量を連続的に変化させることできるポンプであればよい。または、ポンプの動作または停止のディーティ比を制御することによって、流量を変化させることができるポンプであってもよい。
【００２０】
あるいは、ポンプ６は、動作または停止は可能であるが、流量を変更できる機能を持たないものでもよい。この場合、ポンプ６の出力側に、流量を制御可能な何らかの流量制御装置（たとえば開閉量を調整できる弁等）を追加で設ければよい。ポンプ６に流量制御の機能がない場合、ポンプ制御部１３は、この流量制御装置を制御することによって、熱媒体の流量を変化させる。
【００２１】
蓄熱タンク７は、集熱器４によって集熱された太陽熱を蓄積するタンクである。
【００２２】
サーバ８は、発電出力制御情報を制御装置１に送信する。発電出力制御情報は、特定の年月日の特定の時間帯における、太陽光発電装置の交流出力の上限をパーセントで示したデータである。太陽光発電装置に応じて、異なる出力制御パターンが用意される。
【００２３】
熱媒体は、循環路５は内部を循環可能な流体であれば、どのようなものでもよい。たとえば水でもよいし、または各種の不凍液（プロピレングリコール水溶液、エチレングリコール水溶液等）であってもよい。
【００２４】
（熱媒体の循環）
集熱器４は、その内部に熱媒体が流入可能なように構成されている。循環路５の一端は、集熱器４に熱媒体が流入する入口に接続されており、他端は、集熱器４から熱媒体が流出する出口に接続されている。ポンプ６は、循環路５における集熱器４の入口により近い側に配置されており、一方、蓄熱タンク７は、循環路５における集熱器４の出口により近い側に配置されている。
【００２５】
ポンプ６は、熱媒体が集熱器４の入口から集熱器４の内部に流入するように、熱媒体を流量で循環させる。集熱器４の出口から流出した熱媒体は、まず蓄熱タンク７に向かい、蓄熱タンク７を経由してポンプ６に向かい、最後にポンプ６を経由して集熱器４の入口に向かうように、循環路５の内部を循環する。
【００２６】
（太陽熱の集熱および蓄積）
集熱器４は、ソーラパネル２に照射された太陽光が有する太陽熱（熱エネルギ）によって暖められる。集熱器４は、循環路５を循環する熱媒体が集熱器４の内部を集熱器４の入口から出口に向かって移動する際、集熱器４と熱媒体との間で熱交換が行われるように構成されている。この熱交換によって、熱媒体の温度が集熱器４の温度よりも低い場合、熱媒体で集熱器４によって温められる。これにより集熱器４は、太陽熱を熱媒体に集熱する。
【００２７】
蓄熱タンク７の内部には、熱を蓄積するための熱媒体（たとえば水）が蓄積されている。循環路５の内部において、熱媒体は、集熱器４の出口から蓄熱タンク７の入口に向かって循環する。そのため、集熱器４によって昇温された熱媒体が、循環路５を通じて蓄熱タンク７に供給される。蓄熱タンク７において、蓄熱タンク７の内部に蓄積された熱媒体と、循環路５を循環する熱媒体との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、蓄熱タンク７内の熱媒体の温度が循環路５内の熱媒体の温度よりも低い場合、蓄熱タンク７の内の熱媒体が循環路５内の熱媒体によって温められる。その結果、集熱器４によって集熱された太陽熱が、蓄熱タンク７に蓄積される。
【００２８】
集熱器４の入口から流入した熱媒体が、集熱器４によって暖められてから集熱器４の出口から流出するので、基本的に、集熱器４の入口における熱媒体の入口温度Ｔ１よりも、集熱器４の出口における熱媒体の出口温度Ｔ２の方が高くなる。
【００２９】
（制御装置１の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る制御装置１の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、制御装置１は、発電出力制御部１１、温度取得部１２、ポンプ制御部１３、集熱量算出部１４、および集熱量比較部１５を備えている。
【００３０】
発電出力制御部１１は、サーバ８から発電出力制御情報を受信する。発電出力制御部１１は、受信した発電出力制御情報を参照することによって、パワーコンディショナ３の発電出力を制限すべきか否かを判定する。その判定結果に基づき、発電出力の制限またはその解除を、パワーコンディショナ３に指示する。
【００３１】
温度取得部１２は、集熱器４の入口における循環路５内の熱媒体の温度（入口温度Ｔ１）、および、集熱器４の出口における循環路５内の熱媒体の温度（出口温度Ｔ２）をそれぞれ取得する。
【００３２】
ポンプ制御部１３は、ポンプ６を制御する。たとえば、ポンプ６を動作させたり停止させたりする。あるいは、循環路５を流れる熱媒体の単位時間当たりの流量を変化させるように、ポンプ６に指示する。
【００３３】
集熱量算出部１４は、集熱器４による太陽熱の収集量（集熱量）を算出する。
【００３４】
集熱量比較部１５は、異なる２つの時点にそれぞれ算出された集熱量同士を比較する。詳しくは後述するが、ポンプ制御部１３は、この比較結果に基づき、熱媒体の流量を適宜変化させるようにポンプ６を制御する。
【００３５】
（発電出力の制御）
パワーコンディショナ３の発電出力を制御するための具体的な手法について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態１に係るソーラパネル２の出力電圧（動作電圧）と出力電力との関係を示す図である。この図の横軸はソーラパネル２の出力電圧を示し、縦軸はソーラパネル２の出力電力を示す。
【００３６】
パワーコンディショナ３は、通常、ソーラパネル２の出力電力が最大となるように、ソーラパネル２の負荷点を設定する。負荷点とは、図３に示すソーラパネル２の出力電圧および出力電力の関係を規定する曲線上の任意の点のことである。たとえば、図３の例では、負荷点３１が、ソーラパネル２の出力電力が最大になる点である。パワーコンディショナ３は、負荷点３１に対応する出力電圧で動作するようにソーラパネル２を制御すれば、ソーラパネル２の負荷点は負荷点３１に設定される。このとき、ソーラパネル２の出力電力は、最大出力電力Ｐｍａｘである。
【００３７】
発電出力の制限指示を受けると、パワーコンディショナ３は、ソーラパネル２の出力電力が最大値よりも小さい値になるように、ソーラパネル２の負荷点を変更する。図３の例では、パワーコンディショナ３は、発電出力の制限時、負荷点３２に対応する出力電圧または負荷点３３に対応する出力電圧で動作するようにソーラパネル２を制御すれば、ソーラパネル２の負荷点は負荷点３２または３３に設定される。これらの場合、いずれも、ソーラパネル２の出力電力は、負荷点３２または３３に対応する出力電力Ｐｌｉｍにまで低減する。これに伴い、パワーコンディショナ３による交流電力の発電出力も、出力電力Ｐｌｉｍに応じた出力に制限される。
【００３８】
一方、発電出力制限の解除指示を受けると、パワーコンディショナ３は、ソーラパネル２の出力電力が最大値になるように、ソーラパネル２の負荷点を変更する。図３の例では、パワーコンディショナ３は、発電出力制限の解除時、負荷点３１に対応する出力電圧で動作するようにソーラパネル２を制御することによって、ソーラパネル２の負荷点が負荷点３１に設定される。これにより、ソーラパネル２の出力電力は、負荷点３１に対応する最大出力電力Ｐｍａｘにまで上昇する。これに伴い、パワーコンディショナ３による交流電力の発電出力が、最大出力電力Ｐｍａｘに応じた出力にまで復帰する。
【００３９】
（集熱効率の向上）
図４は、本発明の実施形態１における集熱効率の向上を説明する図である。集熱器４における集熱効率は、次の式によって規定される。
【００４０】
集熱効率＝ａ０−ａ１×（出入口平均温度−気温）÷日射量
この式において、出入口平均温度は、入口温度Ｔ１と出口温度Ｔ２との平均値（（Ｔ１＋Ｔ２）÷２）である。ａ０およびａ１は、集熱効率の実測値と、（出入口平均温度−気温）×日射量の実測値との関係をプロットした結果に対する１次回帰直線の０次係数および１次係数である。すなわち、ａ０およびａ１は実験によって求められる値である。ａ０は１次回帰直線における切片であり、ａ１は１次回帰直線の傾きである。ａ０およびａ１は、基本的にはソーラパネル２の集熱性能に応じて決まる値である。ただし、本実施形態のように、ソーラパネル２の裏面に太陽熱を集める集熱器４が取り付けられたいわゆる光電ハイブリッドパネルにおいては、その発電負荷状態に応じて決まる値である。
【００４１】
図４の縦軸は集熱効率を示し、横軸は、（出入口平均温度−気温）×日射量を示す。ソーラパネル２が最大出力電力Ｐｍａｘに対応する負荷点３１で動作する場合の、集熱効率と（出入口平均温度−気温）×日射量との関係を示す１次回帰直線を、図４において直線４１として示す。一方、ソーラパネル２が発電出力制限時の出力電力Ｐｌｉｍに対応する負荷点３２または３３で動作し、かつ、制御装置１による図５および図６に示す流量制御処理（詳しくは後述する）が行われた場合の、集熱効率と（出入口平均温度−気温）×日射量との関係を示す１次回帰直線を、図４において直線４２として示す。
【００４２】
図４に示すように、ソーラパネル２の太陽光発電に関する負荷状態によって集熱器４の集熱効率特性が異なるので、発電負荷状態に応じて集熱器４の集熱制御状態を変更すれば、集熱量を増やすことができる余地が生じる。
【００４３】
本実施形態に係る太陽光発電集熱システム１０は、太陽光に含まれるエネルギを電力に変化することによる太陽光発電、および、太陽光に含まれるエネルギを熱として集める太陽光集熱の両方を行う。発電出力の制限時には、本来は発電に利用可能な太陽エネルギのうち、一部が発電に用いられなくなる。従来、このエネルギは有効に活用されず、ただ捨てられていただけであった。本実施形態に係る太陽光発電集熱システム１０では、発電出力制限時に集熱器４における集熱量を増加させるための流量制御を行うことによって、発電出力制限時に発電に使われなくなった太陽エネルギを熱エネルギとして有効活用できるようにする。その詳細について、以下に説明する。
【００４４】
（処理全体の流れ）
図５は、本発明の実施形態１に係る制御装置１が実行する処理全体の流れを説明するフローチャートである。
【００４５】
まず、発電出力制御部１１が、サーバ８から送信された発電出力制御情報を受信する（Ｓ１）。発電出力制御部１１は、受信した情報を参照することによって、ソーラパネル２の発電出力を制限すべきか否かを判定する（Ｓ２）。たとえば、現在の時刻が、発電出力制御情報において発電出力の上限が１００％未満であると規定されている時間帯内である場合、発電出力を制限すべきと判定する。
【００４６】
Ｓ２がＮＯなら、図５の処理はＳ１に戻る。一方、Ｓ２がＹＥＳなら、発電出力制御部１１は、発電出力を制限するようにパワーコンディショナ３に指示する（Ｓ３）。この指示を受けて、パワーコンディショナ３は、ソーラパネル２の負荷点を、発電出力が最大値よりも低減する負荷点３２または３３に設定する。これにより、発電出力が制限される。
【００４７】
Ｓ３の後、ポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を記憶する（Ｓ４）。その後、制御装置１は、集熱量を増加させるための熱媒体の流量制御処理を実行する（Ｓ５）。この処理の詳細は後述する。
【００４８】
Ｓ５の実行中に、発電出力制御部１１は、適宜、受信済みの発電出力制御情報を参照することによって、ソーラパネル２の発電出力制限を解除すべきか否かを判定する（Ｓ６）。たとえば、現在の時刻が、発電出力制御情報において発電出力の上限が１００％であると規定されている時間帯内である場合、発電出力を解除すべきと判定する。Ｓ７がＮＯなら、制御装置１は、集熱量を増加させるための流量制御を継続する（Ｓ７）。また、図５の処理はＳ６に戻る。そのため制御装置１は、発電出力を制限すべき状況が続く限り、集熱量を増加させるための流量制御を継続する。
【００４９】
一方、Ｓ６がＹＥＳなら、制御装置１は、集熱量を増加させるための流量制御を停止する（Ｓ８）。停止処理が完了すると、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量を元の値（記憶済みの値）に戻すようにポンプ６を制御する（Ｓ９）。これによりポンプ６は、熱媒体の流量を、発電出力制限前の値に戻す。
【００５０】
Ｓ９の後、発電出力制御部１１は、発電出力の制限解除をパワーコンディショナ３に指示する（Ｓ１０）。この指示を受けて、パワーコンディショナ３は、ソーラパネル２の負荷点を、最大発電出力が得られる負荷点３２に設定する。これにより、最大発電の制限が解除される。その後は、制限前の流量で熱媒体が循環路５内を循環する。
【００５１】
（熱媒体の流量制御処理）
図６は、本発明の実施形態１に係る制御装置１が実行する熱媒体の流量制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００５２】
この図に示すように、まず集熱量算出部１４が、熱媒体の現在の流量に基づく集熱器４における集熱量Ｘ１（第１の集熱量）を算出する（Ｓ２１）。熱媒体の流量に基づく集熱量の算出には、次の式（１）が用いられる。
【００５３】
集熱量＝出入口温度差×熱媒体の流量×熱媒体の比熱×熱媒体の密度・・・式（１）
式（１）において、出入口温度差は、集熱器４の出口温度Ｔ２から入口温度Ｔ１を引いた値（Ｔ２−Ｔ１）である。これは温度取得部１２によって算出される。熱媒体の比熱および密度は、定数として予め制御装置１に設定されている。
【００５４】
熱媒体の流量に基づく集熱量の算出手順は次の通りである。まず、温度取得部１２が、流量変更前の入口温度Ｔ１および出口温度Ｔ２をそれぞれ取得し、出口温度Ｔ２から入口温度Ｔ１を引くことによって出入口温度差を算出し、集熱量算出部１４に供給する。ポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を記憶しており、その値を集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、供給された出入口温度差および流量に基づき、式（１）を用いて集熱量Ｘ１を算出する。
【００５５】
（流量増加による集熱量制御）
集熱量比較部１５は、算出された集熱量Ｘ１を記憶する（Ｓ２２）。その後、ポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を所定値ΔＵだけ増加させるように、ポンプ６を制御する（Ｓ２３）。この制御を受けて、ポンプ６は、熱媒体の流量をΔＵだけ増加させる（Ｆ＝Ｆ＋ΔＵ）。また、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量の記憶値をΔＵだけ増加させる。
【００５６】
流量の増加制御が完了すると、集熱量算出部１４は、増加後の流量に基づく集熱器４の集熱量Ｘ２（第２の集熱量）を、式（１）を用いて算出する（Ｓ２４）。その際、まず温度取得部１２が、流量変更増加後の入口温度Ｔ１および出口温度Ｔ２をそれぞれ取得し、出口温度Ｔ２から入口温度Ｔ１を引くことによって、流量増加後の出入口温度差を算出し、集熱量算出部１４に供給する。ポンプ制御部１３は、増加後の流量の記憶値を集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、供給された出入口温度差および流量に基づき、式（１）を用いて集熱量Ｘ２を算出する（Ｓ２４）。
【００５７】
集熱量比較部１５は、算出された集熱量Ｘ２と、集熱量Ｘ１の記憶値とを比較することによって、集熱量Ｘ２が集熱量Ｘ１を上回るか否かを判定する（Ｓ２５）。Ｓ２５がＹＥＳなら、集熱量比較部１５は、集熱量Ｘ１の記憶値を集熱量Ｘ２に更新する（Ｓ２６）。この後、図６の処理はＳ２３に戻る。したがって、ポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を所定値ΔＵだけさらに増加させるように、ポンプ６を制御する（Ｓ２３）。この結果、熱媒体の流量はΔＵだけさらに増加する。
【００５８】
この制御の後、集熱量算出部１４は、２回目の増加後の流量に基づく集熱量Ｘ２を算出する（Ｓ２４）。集熱量比較部１５は、２回目の流量増加後の集熱量Ｘ２と、集熱量Ｘ１の記憶値とを比較する（Ｓ２５）。前回のＳ２６の処理によって、この時点の集熱量Ｘ１の記憶値は、１回目の増加後の流量に基づく集熱量に等しくなっているので、結局のところ、集熱量算出部１４は、２回目の増加後の流量に基づく集熱量Ｘ２と、１回目の増加後の流量に基づく集熱量とを比較していることになる。これにより集熱量比較部１５は、流量をΔＵだけさらに増加させると集熱量がさらに増加するか否かを判定する。
【００５９】
Ｓ２５がＹＥＳであることは、流量の増加が集熱量の増加に効果的であったことを意味する。そこで制御装置１は、流量をさらに増加させれば集熱量がさらに増加することを期待して、図６の処理をＳ２３に戻すのである。したがって制御装置１は、流量の増加によって集熱量が増加する限り、熱媒体の流量を一方的に上昇させ続けるようにポンプ６を制御することになる。
【００６０】
一方、Ｓ２５がＮＯなら、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量を増加前の値に戻すようにポンプ６を制御する（Ｓ２７）。この制御を受けて、ポンプ６は、熱媒体の流量をΔＵだけ減少させる（Ｆ＝Ｆ−ΔＵ）。また、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量の記憶値をΔＵだけ減少させる。
【００６１】
Ｓ２５がＮＯであることは、流量の増加が集熱量の増加に効果的ではなかった（むしろ逆効果であった）ことを意味する。この場合、流量を増加させなかった方が望ましいので、制御装置１は、流量を増加前の値に戻すようにポンプ６を制御することによって、集熱量を、流量増加前の値に戻す。この結果、流量の増加によって集熱量が減少した（集熱量Ｘ２が集熱量Ｘ１よりも小さかった）場合、その減少分を回復させることができる。したがって集熱量の低下を防ぐことができる。
【００６２】
（流量低減による集熱量制御）
流量の増加が集熱量の増加に効果的ではないことは、逆に言えば、流量の減少が集熱量の増加に効果的である可能性があることを意味する。そこで、Ｓ２５がＮＯの場合、ポンプ制御部１３は、増加前の値に戻した流量を、今度は逆に所定量ΔＬだけ減少させるようにポンプ６を制御する（Ｓ２８）。この制御を受けて、ポンプ６は、熱媒体の流量をΔＵだけ増加させる（Ｆ＝Ｆ−ΔＬ）。また、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量の記憶値をΔＬだけ減少させる。
【００６３】
流量の減少制御が完了すると、集熱量算出部１４は、減少後の流量に基づく集熱器４の集熱量Ｘ２を、式（１）を用いて算出する（Ｓ２９）。その際、まず温度取得部１２が、流量減少後の入口温度Ｔ１および出口温度Ｔ２をそれぞれ取得し、出口温度Ｔ２から入口温度Ｔ１を引くことによって、流量減少後の出入口温度差を算出し、集熱量算出部１４に供給する。ポンプ制御部１３は、減少後の流量の記憶値を集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、供給された出入口温度差および流量に基づき、式（１）を用いて集熱量Ｘ２を算出する（Ｓ２９）。
【００６４】
集熱量比較部１５は、算出された集熱量Ｘ２と、集熱量Ｘ１の記憶値とを比較することによって、集熱量Ｘ２が集熱量Ｘ１を上回るか否かを判定する（Ｓ３０）。Ｓ３０がＹＥＳなら、集熱量比較部１５は、集熱量Ｘ１の記憶値を集熱量Ｘ２に更新する（Ｓ３１）。この後、図６の処理はＳ２８に戻る。したがって、ポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を所定値ΔＬだけさらに減少させるように、ポンプ６を制御する（Ｓ２８）。この結果、熱媒体の流量はΔＬだけさらに減少する。
【００６５】
この制御の後、集熱量算出部１４は、２回目の減少後の流量に基づく集熱量Ｘ２を算出する（Ｓ２９）。集熱量比較部１５は、２回目の流量減少後の集熱量Ｘ２と、集熱量Ｘ１の記憶値とを比較する（Ｓ３０）。前回のＳ３１の処理によって、この時点の集熱量Ｘ１の記憶値は、１回目の減少後の流量に基づく集熱量に等しくなっているので、結局のところ、集熱量算出部１４は、２回目の減少後の流量に基づく集熱量Ｘ２と、１回目の減少後の流量に基づく集熱量とを比較していることになる。これにより集熱量比較部１５は、流量をΔＵだけさらに減少させると集熱量がさらに増加するか否かを判定する。
【００６６】
Ｓ３０がＹＥＳであることは、流量の減少が集熱量の減少に効果的であったことを意味する。そこで制御装置１は、流量をさらに減少させれば集熱量がさらに増加することを期待して、図６の処理をＳ２８に戻すのである。したがって制御装置１は、流量の減少によって集熱量が増加する限り、熱媒体の流量を一方的に減少させ続けるようにポンプ６を制御することになる。
【００６７】
一方、Ｓ３０がＮＯなら、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量を減少前の値に戻すようにポンプ６を制御する（Ｓ２７）。この制御を受けて、ポンプ６は、熱媒体の流量をΔＵだけ増加させる（Ｆ＝Ｆ＋ΔＬ）。また、ポンプ制御部１３は、熱媒体の流量の記憶値をΔＬだけ増加させる。
【００６８】
Ｓ２５がＮＯであることは、流量の減少が集熱量の増加に効果的ではなかった（むしろ逆効果であった）ことを意味する。この場合、流量を減少させなかった方が望ましいので、制御装置１は、流量を減少前の値に戻すようにポンプ６を制御することによって、集熱量を、流量減少前の値に戻す。この結果、流量の減少によって集熱量が減少した（集熱量Ｘ２が集熱量Ｘ１よりも小さかった）場合、その減少分を回復させることができる。したがって集熱量の低下を防ぐことができる。
【００６９】
流量の減少が集熱量の増加に効果的ではないことは、逆に言えば、流量の増加が集熱量の増加に効果的である可能性があることを意味する。そこで、Ｓ３０がＮＯの場合、ポンプ制御部１３は、減少前の値に戻した流量を、今度は逆に所定量ΔＵだけ増加させるようにポンプ６を制御する（Ｓ２３）。したがって、再び、Ｓ２３以降の処理が行われる。
【００７０】
以上のように、制御装置１は、熱媒体の流量増加による集熱量制御Ｒ１を行った結果として集熱量が増加した場合、流量をさらに増加させた上で集熱量制御Ｒ１を再度実行する。一方、集熱量制御Ｒ１によって集熱量が増加しなかった場合、今度は熱媒体の流量減少による集熱量制御Ｒ２を行う。そして、集熱量制御Ｒ２によって集熱量が増加した場合、流量をさらに減少させた上で集熱量制御Ｒ２を再度実行する。一方、集熱量制御Ｒ２によって集熱量が増加しなかった場合、今度は、熱媒体の流量増加による集熱量制御Ｒ１を実行する。
【００７１】
このように、制御装置１は、集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２とを、集熱量の増減結果に応じて適宜実行することによって、集熱量が増加するように流量を制御することができる。言い換えると、熱媒体の流量を、達成可能な最高の集熱量が得られる流量に調整することができる。この結果、集熱器４の集熱量を向上させることができる。
【００７２】
なお、図５および図６に示す流量制御は、必ずしも発電出力の制限時のみに行われるとは限らない。すなわち制御装置１ａは、発電出力の制限指示を受けていない場合であっても、図５および図６に示す流量制御を行うことができる。これにより、流量制御開始前の集熱効率に向上の余地があれば、図５および図６に示す流量制御によって集熱効率を向上させる効果が得られる。
【００７３】
〔実施形態２〕
図７〜図１０を参照して、本発明に係る実施形態２を以下に説明する。上述した実施形態１と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７４】
（太陽光発電集熱システム１０ａの構成）
図７は、本発明の実施形態２に係る太陽光発電集熱システム１０ａの要部構成を示す図である。この図に示すように、太陽光発電集熱システム１０ａは、制御装置１ａ、ソーラパネル２、パワーコンディショナ３、集熱器４、循環路５、ポンプ６、蓄熱タンク７、サーバ８、気温計７１、および日射計７２を備えている。これらのうち制御装置１ａ、気温計７１、および日射計７２以外は実施形態１と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【００７５】
気温計７１および日射計７２はソーラパネル２等と共に一般家庭用に設置されている。気温計７１はソーラパネル２が設置された場所の気温を測定し、日射計７２は、ソーラパネル２に対する日射を測定する。
【００７６】
（制御装置１ａの構成）
図８は、本発明の実施形態２に係る制御装置１ａの要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、制御装置１は、発電出力制御部１１、温度取得部１２、ポンプ制御部１３、集熱量算出部１４、集熱量比較部１５、気温取得部１６、および日射量取得部１７を備えている。
【００７７】
気温取得部１６は、気温計７１によって測定された気温を取得する。日射量取得部１７は、日射計７２によって測定された日射量を取得する。取得された気温および日射量は、いずれも集熱量算出部１４に供給される。
【００７８】
実施形態１において説明したように、集熱器４の集熱効率は、次の式によって規定できる。
【００７９】
集熱効率＝ａ０−ａ１×（出入口平均温度−気温）÷日射量
また、集熱効率と集熱量との間には次の式（２）に示す関係がある。
【００８０】
集熱量＝集熱効率×日射量×ソーラパネル２の面積・・・式（２）
式（２）には、流量が含まれていない。そこで集熱量算出部１４は、式（２）を用いることによって、流量ではなく、気温および日射量に基づく集熱器４の集熱量を算出することができる。
【００８１】
式（２）は、集熱器４の集熱量が、気温および日射量の影響を受けることを意味する。言い換えると、気温および日射量が変動することによって集熱量が変化する場合がある。仮に、実施形態１の集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２を実行するために要する時間内に、気温または日射量が大きく変動した場合、集熱量の増加の要因が、集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２を実行したことであったのか、それとも気温または日射量が変動したことであったのか、区別が付かなくなる恐れがある。そのため、実際には流量変化ではなく気温または日射量の変動によって集熱量が増加しなかったにも関わらず、誤って、流量変化は集熱量の増加に効果的ではなかったと判定される可能性が生ずる。
【００８２】
本実施形態に係る制御装置１ａは、このような誤判定を防ぐために、集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２の後、気温または日射量の影響による集熱量の大きな変化があったと判定した場合、集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２による制御を無効にして、同じ制御をやり直すようにする。
【００８３】
（パラメータの表記）
図９は、本発明の実施形態２における流量変化後および変化前における各パラメータの表記を一覧にした図である。
【００８４】
図９を参照して、集熱量算出部１４は、流量に基づく集熱量Ｘ１およびＸ２を、式１を用いて次の通り算出する。
【００８５】
Ｘ１＝（Ｔ２．１−Ｔ１．１）×変化前の流量×比熱×密度
Ｘ２＝（Ｔ２．１−Ｔ１．１）×変化後の流量×比熱×密度
ここで、集熱量制御Ｒ１の場合、変化後の流量＝変化前の流量＋ΔＵである。一方、集熱量制御Ｒ２の場合、変化後の流量＝変化前の流量−ΔＬである。
【００８６】
また、図９を参照して、集熱量算出部１４は、気温および日射量に基づく集熱量Ｘ１ｂ（第３の集熱量）、Ｘ２ｂ、およびＸ２ｂ’（第４の集熱量）を、式（２）を用いてそれぞれ次の通り算出する。
【００８７】
Ｘ１ｂ＝（ａ０−ａ１×（（Ｔ１．１＋Ｔ２．１）÷２−Ａ１）÷Ｂ１）×Ｂ１×ソーラパネル２の面積
Ｘ２ｂ＝（ａ０−ａ１×（（Ｔ１．２＋Ｔ２．２）÷２−Ａ２）÷Ｂ２）×Ｂ２×ソーラパネル２の面積
Ｘ２ｂ’＝（ａ０−ａ１×（（Ｔ１．１＋Ｔ２．１）÷２−Ａ２）÷Ｂ２）×Ｂ２×ソーラパネル２の面積
図４を参照して説明したように、ａ０およびａ１は、ソーラパネル２の発電負荷状態に応じて求められる値であり、また、太陽光発電集熱システム１０ａの使用態様によって異なる値を取りうる。本実施形態では、式（２）を用いて集熱量を算出する際、いずれかの使用態様（たとえば最大電力に対応する負荷点３１でのソーラパネル２の動作）において予め求めたａ０およびａ１を、常に用いるものとする。
【００８８】
集熱量Ｘ１ｂは、現在の気温および日射量に基づく集熱量である。集熱量Ｘ２ｂは、流量変化（増加または減少）後の出入口平均温度、気温、および日射量に基づく集熱量である。集熱量Ｘ２ｂ’は、流量変化（増加または減少）前の出入口平均温度、ならびに流量変化（増加または減少）後の気温、および日射量に基づく集熱量である。
【００８９】
Ｘ２ｂの算出には流量変化後の出入口平均温度が用いられるので、Ｘ２ｂの値は、流量変化による入口温度Ｔ１および出口温度Ｔ２の変化の影響を受ける。したがって、Ｘ２ｂは、流量変化前のＸ１ｂに対して、流量変化、気温変化、および日射量変化のすべてを原因とした集熱量の変化量を加えた値であると見なせる。
【００９０】
一方、Ｘ２ｂ’の算出には、流量変化前の出入口平均温度が用いられるので、Ｘ２ｂ’の値は、流量変化による入口温度Ｔ１および出口温度Ｔ２の変化の影響を受けない。したがって、Ｘ２ｂ’は、流量変化前のＸ１ｂに対して、気温変化および日射量変化を原因として集熱量の変化量を加えた値であると見なせる。
【００９１】
そこで、Ｘ１ｂと、Ｘ２ｂ’とを比較すれば、流量変化とは無関係な、気温および日射量の変化による集熱量の変化率がどれだけの大きさだったかを判定することができる。制御装置１ａは、この判定結果に基づき、集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２を無効にして再度やり直す否かを決定する。
【００９２】
（熱媒体の流量制御処理）
図１０は、本発明の実施形態２に係る制御装置１ａが実行する熱媒体の集熱量制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００９３】
この図に示すように、まず集熱量算出部１４が、熱媒体の現在の流量に基づく集熱器４における集熱量Ｘ１を算出する（Ｓ２１）。また、現在の気温および日射量に基づく集熱量Ｘ１ｂを算出する（Ｓ４２）。
【００９４】
気温および日射量に基づく集熱量の算出手順は次の通りである。温度取得部１２は、現在の出入口温度差を算出する際に出入口温度平均も算出し、集熱量算出部１４に供給する。気温取得部１６は、現在の気温を取得して集熱量算出部１４に供給する。日射量取得部１７は、現在の日射量を取得して集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、供給された出入口温度平均、気温、および日射量に流量に基づき、式（２）を用いて集熱量Ｘ１ｂを算出する。
【００９５】
（流量増加による集熱量制御）
Ｘ１およびＸ１ｂは集熱量比較部１５に供給される。集熱量比較部１５は、集熱量Ｘ１およびＸ１ｂを、それぞれ記憶する（Ｓ４３）。その後、ポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を所定値ΔＵだけ増加させるように、ポンプ６を制御する（Ｓ４４）。Ｓ４４〜Ｓ４８までは、図５のＳ２３〜Ｓ２７と同様である。
【００９６】
なお、後のＸ２ｂおよびＸ２ｂ’の算出のために、Ｓ４４の後、気温取得部１６は、流量増加後の気温を取得する。同様の理由で、Ｓ４４の後、日射量取得部１７は流量増加後の日射量を取得し、温度取得部１２は、流量増加後の出入口温度差を算出する際に、流量増加後の出入口温度平均も算出する。これらはいずれも集熱量算出部１４に供給される。
【００９７】
Ｓ４８の後、集熱量算出部１４は、流量増加後の出入口平均温度、気温、および日射量に基づく集熱量Ｘ２ｂを算出する（Ｓ４９）。また、流量増加前の出入口平均温度、ならびに流量増加後の気温および日射量に基づく集熱量Ｘ２ｂ’を算出する（Ｓ５０）。
【００９８】
集熱量比較部１５は、Ｘ２ｂ’とＸ１ｂとを比較することによって、Ｘ１ｂからＸ２ｂ’への変化率の絶対値が、閾値α（変化率の閾値）を下回るか否かを判定する（Ｓ５１）。αは、１回の集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２によって期待される集熱量の変化率の設定値である。たとえば、１回の集熱量制御Ｒ１または集熱量制御Ｒ２によって、１％の集熱量の変化を期待する場合、α＝１％が、制御装置１ａに予め設定される。
【００９９】
Ｓ５１がＮＯなら、集熱量比較部１５は、集熱量Ｘ１ｂの記憶値を、集熱量Ｘ２ｂに更新する（Ｓ５２）。この後、図１０の処理はＳ４４に戻る。
【０１００】
Ｓ５１がＮＯであることは、集熱量の変化に対する気温および日射量の変化の影響が大きかったことを意味する。この場合、流量を増加しても集熱量が増加しなかった真の原因が、流量増加が効果的ではなかったことではなく、気温および日射量の変化の影響が大きかったことであると見なせる。そこで制御装置１ａは、Ｓ５１がＮＯの場合、集熱量制御Ｒ１をやり直すことによって、流量増加が効果的ではなかったと誤って判定されることを防止する。
【０１０１】
一方、Ｓ５１がＹＥＳなら、図１０の処理はＳ５３に進む。これによりポンプ制御部１３は、熱媒体の現在の流量を所定値ΔＬだけ減少させるように、ポンプ６を制御する（Ｓ５３）。Ｓ５３からＳ５７までは、図５のＳ２８〜Ｓ３２までと同一である。
【０１０２】
なお、後のＸ２ｂおよびＸ２ｂ’の算出のために、Ｓ５３の後、気温取得部１６は、流量減少後の気温を取得する。同様の理由で、Ｓ５３の後、日射量取得部１７は、流量減少後の日射量を取得し、温度取得部１２は、流量減少後の出入口温度差を算出する際に、流量減少後の出入口温度平均も算出する。これらはいずれも集熱量算出部１４に供給される。
【０１０３】
αは固定値ではなく、流量に基づく集熱量の変化率（集熱量Ｘ１から集熱量Ｘ２への変化率）の絶対値としてもよい。この場合、実際に算出された集熱量Ｘ１およびＸ２に基づく変化率がαとして設定されるので、気温および日射量の影響の有無をより正確に判定することができる。
【０１０４】
Ｓ５７の後、集熱量算出部１４は、流量減少後の出入口平均温度、気温、および日射量に基づく集熱量Ｘ２ｂを算出する（Ｓ５８）。また、流量増減少前の出入口平均温度、ならびに流量減少後の気温および日射量に基づく集熱量Ｘ２ｂ’を算出する（Ｓ５９）。
【０１０５】
集熱量比較部１５は、Ｘ２ｂ’とＸ１ｂとを比較することによって、Ｘ１ｂからＸ２ｂ’への変化率の絶対値が、閾値αを下回るか否かを判定する（Ｓ６０）。Ｓ６０がＮＯなら、集熱量比較部１５は、集熱量Ｘ１ｂの記憶値を、集熱量Ｘ２ｂに更新する（Ｓ６０）。この後、図１０の処理はＳ５３に戻る。
【０１０６】
Ｓ６０がＮＯであることは、集熱量の変化に対する気温および日射量の変化の影響が大きかったことを意味する。この場合、流量を減少しても集熱量が増加しなかった真の原因が、流量減少が効果的ではなかったことではなく、気温および日射量の変化の影響が大きかったことであると見なせる。そこで制御装置１ａは、Ｓ６０がＮＯの場合、集熱量制御Ｒ２をやり直すことによって、流量減少が効果的ではなかったと誤って判定されることを防止する。
【０１０７】
一方、Ｓ６０がＹＥＳなら、図１０の処理はＳ４４に進む。これにより、集熱量制御Ｒ１が再び実行される。
【０１０８】
以上のように、制御装置１は、熱媒体の流量増加による集熱量制御Ｒ１を行った結果として集熱量が増加しなかった場合、影響判定Ｊ１を行うことによって、気温および日射量の影響による集熱量の変化率が充分に小さかったか否かを判定する。影響判定Ｊ１がＮＯなら、集熱量制御Ｒ１をやり直し、一方、影響判定Ｊ１がＹＥＳなら、集熱量制御Ｒ２を行う。これにより、流量の増加が集熱量の増加に効果的ではなかったと誤って判定することを防ぐことができる。
【０１０９】
制御装置１は、熱媒体の流量減少による集熱量制御Ｒ２を行った結果として集熱量が増加しなかった場合、影響判定Ｊ２を行うことによって、気温および日射量の影響による集熱量の変化率が充分に小さかったか否かを判定する。影響判定Ｊ２がＮＯなら、集熱量制御Ｒ２をやり直し、一方、影響判定Ｊ２がＹＥＳなら、集熱量制御Ｒ１を行う。これにより、流量の減少が集熱量の増加に効果的ではなかったと誤って判定することを防ぐことができる。
【０１１０】
また、制御装置１ａは、集熱量制御Ｒ１によって流量に基づく集熱量が増加した（Ｘ２＞Ｘ１）場合は、影響判定Ｊ１を行うまでもなく、流量をさらに増加させる。これは、流量増加の影響にせよ、気温および日射量の変化の影響にせよ、集熱量が増加したという望ましい結果が得られたため、問題ないとする判断である。同様に、集熱量制御Ｒ２によって流量に基づく集熱量が増加した（Ｘ２＞Ｘ１）場合は、影響判定Ｊ２を行うまでもなく、流量をさらに減少させる。これは、流量の増加の影響にせよ、気温および日射量の変化の影響にせよ、集熱量が増加したという望ましい結果が得られたため、問題ないとする判断である。
【０１１１】
〔実施形態３〕
図１１〜図１３を参照して、本発明に係る実施形態３を以下に説明する。上述した実施形態１または２と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
（太陽光発電集熱システム１０ｂの構成）
図１１は、本発明の実施形態３に係る太陽光発電集熱システム１０ｂの要部構成を示す図である。この図に示すように、太陽光発電集熱システム１０ｂは、制御装置１ｂ、ソーラパネル２、パワーコンディショナ３、集熱器４、循環路５、ポンプ６、蓄熱タンク７、サーバ８、および風速計１１１を備えている。これらのうち制御装置１ｂおよび風速計１１１以外は実施形態１と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
風速計１１１は、ソーラパネル２等と共に一般家庭用に設置されている。風速計１１１は、ソーラパネル２が設置された場所の風速を測定する。
【０１１４】
（制御装置１ｂの構成）
図１２は、本発明の実施形態３に係る制御装置１ｂの要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、制御装置１ｂは、発電出力制御部１１、温度取得部１２、ポンプ制御部１３、集熱量算出部１４、集熱量比較部１５、気温取得部１６、日射量取得部１７、および風速取得部１８を備えている。
【０１１５】
風速取得部１８は、風速計１１１によって測定された風速を取得する。取得された風速は集熱量算出部１４に供給される。
【０１１６】
集熱器４の集熱量は、ソーラパネル２の周辺の風速による影響を受ける。風速があまりに高いと、正確な集熱量を算出できなくなる恐れがある。そこで本実施形態に係る制御装置１ｂは、風速が閾値δ（風速の閾値）を下回るまで集熱量の算出を保留する。言い換えると、風速が閾値δ以上である間は集熱量を算出せずに待機し、風速が閾値δを下回ってから集熱量を算出する。このような待機処理は、流量に基づく集熱量Ｘ１およびＸ２、ならびに気温および日射量に基づく集熱量Ｘ１ｂ、Ｘ２ｂ、およびＸ２ｂの算出のすべてに適用される。
【０１１７】
δの値は任意でよいが、４ｍ／ｓとすることが好ましい。これにより、ＪＩＳ規格に定められた液体集熱式集熱器の試験条件を満たすことができる。
【０１１８】
（集熱量増加のための流量制御処理）
図１３は、本発明の実施形態１に係る制御装置１が実行する熱媒体の流量制御処理の流れを示すフローチャートである。この図に示す処理の流れは、基本的に図１０に共通するため、差分を重点的に説明する。
【０１１９】
図１３の処理開始後、風速取得部１８は、風速計１１１から現在の風速Ｈを取得し、集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、風速Ｈが閾値δを下回るか否かを判定する（Ｓ７１）。Ｓ７１がＮＯなら、図１３の処理はＳ７１に戻る。すなわち集熱量算出部１４は、Ｓ７１において風速Ｈが閾値δを下回るまで待機する。
【０１２０】
一方、Ｓ７１がＹＥＳなら、集熱量算出部１４は、現在の流量に基づく集熱量Ｘ１を算出する（Ｓ４１）。これにより、ソーラパネル２の周囲の風速が充分に低い状態での集熱量Ｘ１が算出されるので、正確な値の集熱量Ｘ１が算出される。集熱量算出部１４は、集熱量Ｘ１の算出後、次に、現在の気温および日射量に基づく集熱量Ｘ１ｂを算出する（Ｓ４２）。これにより、ソーラパネル２の周囲の風速が充分に低い状態での集熱量Ｘ１ｂが算出されるので、正確な値の集熱量Ｘ１ｂが算出される。
【０１２１】
Ｓ４３およびＳ４４は、図１１と同一である。Ｓ４４の後、風速取得部１８は、風速計１１１から現在の風速Ｈを取得し、集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、風速Ｈが閾値δを下回るか否かを判定する（Ｓ７２）。Ｓ７２がＮＯなら、図１３の処理はＳ７２に戻る。すなわち集熱量算出部１４は、Ｓ７２において風速Ｈが閾値δを下回るまで待機する。
【０１２２】
一方、Ｓ７２がＹＥＳなら、集熱量算出部１４は、増加後の流量に基づく集熱量Ｘ２を算出する（Ｓ４５）。これにより、ソーラパネル２の周囲の風速が充分に低い状態での集熱量Ｘ２が算出されるので、正確な値の集熱量Ｘ２が算出される。
【０１２３】
Ｓ４６〜Ｓ５３は、図１１と同一である。なお、Ｓ４９およびＳ５０も、Ｓ７２がＹＥＳの場合に実行されるので、正確な値の集熱量Ｘ２ｂおよびＸ２ｂ’が算出される。
【０１２４】
Ｓ５３の後、風速取得部１８は、風速計１１１から現在の風速Ｈを取得し、集熱量算出部１４に供給する。集熱量算出部１４は、風速Ｈが閾値δを下回るか否かを判定する（Ｓ７３）。Ｓ７３がＮＯなら、図１３の処理はＳ７３に戻る。すなわち集熱量算出部１４は、Ｓ７３において風速Ｈが閾値δを下回るまで待機する。
【０１２５】
一方、Ｓ７２がＹＥＳなら、集熱量算出部１４は、減少後の流量に基づく集熱量Ｘ２を算出する（Ｓ５４）。これにより、ソーラパネル２の周囲の風速が充分に低い状態での集熱量Ｘ２が算出されるので、正確な値の集熱量Ｘ２が算出される。
【０１２６】
Ｓ５５〜Ｓ６１は、図１０と同一である。なお、Ｓ５８およびＳ５９も、Ｓ７３がＹＥＳの場合に実行されるので、正確な値の集熱量Ｘ２ｂおよびＸ２ｂ’が算出される。
【０１２７】
以上のように、本実施形態では、不正確な集熱量の算出を防止することができるので、集熱量増加のための流量制御をより的確に実行することができる。
【０１２８】
〔実施形態４〕
図１４を参照して、本発明に係る実施形態４を以下に説明する。上述した実施形態１と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図１４は、本発明の実施形態４に係る太陽光発電集熱システム１０ｃの要部構成を示す図である。この図に示すように、太陽光発電集熱システム１０ｃは、制御装置１ｃ、ソーラパネル２、集熱器４、パワーコンディショナ３、ポンプ６、循環路５、蓄熱タンク７、およびサーバ８を備えている。
【０１３０】
制御装置１ｃの構成は、実施形態１に係る制御装置１と基本的に同一である。ただし、本実施形態に係る制御装置１ｃは、蓄熱タンク７の内部の熱媒体（水）の温度Ｔ３をも取得できるように構成されている。
【０１３１】
（ポンプ６の駆動条件）
温度取得部１２は、現在の入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、および温度Ｔ３をそれぞれ取得する。ポンプ制御部１３は、ポンプ６の停止中に出口温度Ｔ２＞温度Ｔ３＋βになった場合、ポンプ６を駆動させることによって、実施形態１に係る熱媒体の流量制御を開始する。βは所定の定数であり、事前にポンプ制御部１３に設定される。これにより、熱媒体の出口温度Ｔ２が、蓄熱タンク７内の水の温度Ｔ３よりも充分に高い場合に熱媒体の循環が開始されるので、循環路５内の熱媒体と蓄熱タンク７内の水との間で熱が効率的に交換される。これにより、蓄熱タンク７内の熱を効率的に蓄積することができる。
【０１３２】
熱媒体の出口温度Ｔ２が水の温度Ｔ３よりも充分に高くない場合、蓄熱タンク７への熱の蓄積が効率的に行われない。この状況でポンプ６が動作し続けると、ポンプ６の動作電力が無駄に消費されてしまう。本実施形態では、このような問題の発生を未然に防止することができる。
【０１３３】
（ポンプ６の停止条件）
本実施形態では、ポンプ制御部１３は、ポンプ６の動作中に出口温度Ｔ２＜温度Ｔ３＋γになった場合、ポンプ６を停止させることによって、実施形態１に係る熱媒体の流量制御を停止する。γは所定の定数であり、制御装置１ｃに予め設定される。これにより、熱媒体の出口温度Ｔ２が、蓄熱タンク７内の水の温度Ｔ３よりも充分に低い場合に熱媒体の循環が停止されるので、蓄熱タンク７内の水の温度が低下することが防止される。
【０１３４】
βおよびγの値を増減すれば、ポンプ６の駆動頻度および停止頻度を調整することができるので、その結果として、集熱器４の集熱量を調整することもできる。なお、βの値があまり小さいと、蓄熱タンク７内の水とあまり温度の変わらない熱媒体が蓄熱タンク７に循環されるので、蓄熱タンク７内における熱交換の効率が高くならない。一方、βの値があまりに大きいと、出口温度Ｔ２が非常に高くならない限り熱媒体の循環が開始されないので、蓄熱タンク７内への熱の蓄積がなかなか開始されない。そこで、これらを考慮した上で適切な値のβを制御装置１ｃに設定することが望ましい。
【０１３５】
なお、本実施形態に係る各条件は、実施形態２または実施形態３の流量制御を開始または停止させるための各条件としても、当然に採用することができる。
【０１３６】
制御装置１〜１Ｃの制御ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１３７】
後者の場合、制御装置１〜１Ｃは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、たとえば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３８】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る制御装置は、太陽光発電パネル（ソーラパネル２）に設けられた集熱器に接続される循環路内において熱媒体を循環させる循環装置（ポンプ６）を制御する制御装置であって、上記熱媒体の現在の流量に基づき、上記集熱器における太陽熱の第１の集熱量（Ｘ１）を算出し、上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合、上記現在の流量を第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御し、変化後の上記流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第２の集熱量（Ｘ２）を算出し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、変化後の上記流量を、上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、変化後の上記流量を、上記現在の流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０１３９】
上記の構成によれば、現在の流量を第１の方向に変化（たとえば増加）させたことが集熱量の増加に効果的であれば、増加後の流量をさらに第１の方向に変化させることで、集熱量がさらに増加することを期待できる。一方、現在の流量を第１の方向に変化させたことが集熱量の増加に効果的でなければ、今度は、変化後の流量を、変化前の流量（現在の流量）を第２の方向に変化させた後の流量になるまで第２の方向に変化させる（たとえば減少）ことで、集熱量が増加することを期待できる。これにより、集熱量を減少させるような流量制御を行うことを回避できるので、集熱量を効果的に増加させることができる。
【０１４０】
また、上記の構成によれば、太陽光発電パネルまたは集熱器の構成を変更することなく、流量の制御によって集熱量を増加させることができる。そのため、太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合に、集熱器による太陽熱の集熱効率を向上させることができる。これにより、発電出力の制限時に発電に用いられなくなった太陽エネルギを、熱としてより有効に活用することができるので、発電出力の制限時における太陽エネルギの変換効率を向上させることができる。
【０１４１】
本発明の態様２に係る制御装置は、上記態様１において、上記現在の流量を増加させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、増加後の上記流量をさらに増加させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、増加後の上記流量を、上記現在の流量よりも少ない流量に減少させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０１４２】
上記の構成によれば、現在の流量を増加させることが集熱量の増加に効果的であれば、増加後の流量をさらに増加にさせることで、集熱量がさらに増加することを期待できる。一方、現在の流量を増加させることが集熱量の増加に効果的でなければ、今度は、増加後の流量を、増加前の流量（現在の流量）よりも少ない流量に減少にさせることで、集熱量が増加することを期待できる。これにより、集熱量を減少させるような流量制御を行うことを回避できるので、集熱量を効果的に増加させることができる。
【０１４３】
本発明の態様３に係る制御装置は、上記態様１または２において、上記現在の流量を減少させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第２の集熱量を上回る場合、減少後の上記流量をさらに減少させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第２の集熱量以下である場合、減少後の上記流量を、上記現在の流量よりも多い流量に増加させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０１４４】
上記の構成によれば、現在の流量を減少させるとが集熱量の増加に効果的であれば、減少後の流量をさらに減少にさせることで、集熱量がさらに増加することを期待できる。一方、現在の流量を減少させることが集熱量の増加に効果的でなければ、今度は、減少後の流量を、減少前の流量（現在の流量）よりも多い流量に増加にさせることで、集熱量が増加することを期待できる。これにより、集熱量を減少させるような流量制御を行うことを回避できるので、集熱量を効果的に増加させることができる。
【０１４５】
本発明の態様４に係る制御装置は、上記態様１〜３のいずれかにおいて、上記循環路は、上記集熱器の内部に上記熱媒体が流入する入口および上記集熱器の内部から上記熱媒体が流出する出口にそれぞれ接続されており、上記現在の流量を変化させる前の上記入口の温度、上記出口の温度、気温、および日射量に基づく第３の集熱量を算出し、上記現在の流量を変化させる前の上記入口の温度および上記出口の温度、ならびに上記現在の流量を変化させた後の気温および日射量に基づく第４の集熱量を算出し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下であり、かつ、上記第３の集熱量から上記第４の集熱量への変化率が、変化率の閾値を下回る場合、変化後の上記流量を、上記第２の方向に変化させるように上記循環装置に制御する、ことを特徴としている。
【０１４６】
上記の構成によれば、現在の流量を第１の方向に変化させたことが集熱量の増加に効果的ではなく、かつ、集熱量の変化率に対する気温および日射量の影響が充分に小さかった場合、変化後の流量が第２の方向に変化される。これにより、集熱量の変化率に対する気温および日射量の影響が小さいことを確認した上で、流量の変化が集熱量の増加に効果的であったと正しく判定することができる。
【０１４７】
本発明の態様５に係る制御装置は、上記態様４において、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下であり、かつ、上記第３の集熱量から上記第４の集熱量への変化率が、上記変化率の閾値以上である場合、変化後の上記流量に基づき、上記熱の第２の集熱量を再度算出する、ことを特徴としている。
【０１４８】
上記の構成によれば、集熱量の変化率に対する気温および日射量の影響が充分に大きい場合、流量変化後の第２の集熱量が再度算出される。これにより、流量の変化が集熱量の増加に効果的ではなかったと誤って判定されることを防止することができる。
【０１４９】
本発明の態様６に係る制御装置は、上記態様４または５において、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、上記第３の集熱量から上記第４の集熱量への変化率に関係なく、変化後の上記流量を、上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０１５０】
上記の構成によれば、流量、気温、または日射量のいずれの変化が効果的であったを問わず、集熱量の増加という望ましい結果を得ることができる。
【０１５１】
本発明の態様７に係る制御装置は、上記態様４〜６のいずれかにおいて、上記変化率の閾値は、上記第１の集熱量から上記第２の集熱量への変化率である、ことを特徴としている。
【０１５２】
上記の構成によれば、流量に基づく集熱量の実際の変化に応じた変化率の閾値が比較対象となるので、集熱量の変化率に対する気温および日射量の影響の有無をより正確に判定することができる。
【０１５３】
本発明の態様８に係る制御装置は、上記態様１〜７のいずれかにおいて、上記第１の集熱量または上記第２の集熱量の算出を、上記太陽光発電パネルの周囲における現在の風速が、風速の閾値を下回るまで保留する、ことを特徴としている。
【０１５４】
上記の構成によれば、より正確な第１の集熱量または第２の集熱量を算出することができる。
【０１５５】
本発明の態様９に係る制御装置は、上記態様１〜８のいずれかにおいて、上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けていない場合、上記現在の流量を上記第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０１５６】
上記の構成によれば、発電出力の制限時でない場合にも集熱量をより向上させることができる。
【０１５７】
本発明の態様１０に係る制御方法は、太陽光発電パネルに設けられた集熱器に接続される循環路内において熱媒体を循環させる循環装置を制御する制御方法であって、上記熱媒体の現在の流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第１の集熱量を算出し、上記太陽光発電パネルによる発電出力を制限する指示を受けた場合、上記流量を第１の方向に変化させるように上記循環装置を制御し、変化後の上記流量に基づき、上記集熱器における上記熱の第２の集熱量を算出し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量を上回る場合、上記流量を上記第１の方向にさらに変化させるように上記循環装置を制御し、上記第２の集熱量が上記第１の集熱量以下である場合、変化後の上記流量を、変化前の上記流量を上記第１の方向とは逆の第２の方向に変化させた後の流量になるまで上記第２の方向に変化させるように上記循環装置を制御する、ことを特徴としている。
【０１５８】
上記の構成によれば、発電出力の制限時における太陽エネルギの変換効率を向上させることができる。
【０１５９】
また、上述した制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【０１６０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることによって、新しい技術的特徴を形成することもできる。
【０１６１】
特許請求の範囲等に記載の「第１の方向への変化」とは、増加または減少を包含した上位概念である。第１の方向への変化が増加の場合、第２の方向への変化は減少であり、逆に、第２の方向への変化が減少の場合、第２の方向への変化は増加である。
【符号の説明】
【０１６２】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  制御装置
２  ソーラパネル（太陽光発電パネル）
３  パワーコンディショナ
４  集熱器
５  循環路
６  ポンプ（循環装置）
７  蓄熱タンク（蓄熱装置）
８  サーバ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  太陽光発電集熱システム
１１  発電出力制御部
１２  温度取得部
１３  ポンプ制御部
１４  集熱量算出部
１５  集熱量比較部
１６  気温取得部
１７  日射量取得部
１８  風速取得部
７１  気温計
７２  日射計
１１１  風速計
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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